SE535641C2 - Kontinuerlig flödesmätare - Google Patents

Kontinuerlig flödesmätare Download PDF

Info

Publication number
SE535641C2
SE535641C2 SE1100127A SE1100127A SE535641C2 SE 535641 C2 SE535641 C2 SE 535641C2 SE 1100127 A SE1100127 A SE 1100127A SE 1100127 A SE1100127 A SE 1100127A SE 535641 C2 SE535641 C2 SE 535641C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
piston
measuring
movement
flow meter
meter according
Prior art date
Application number
SE1100127A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1100127A1 (sv
Inventor
Erik Cardelius
Mathias Eklund
Original Assignee
Ec Instr Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ec Instr Ab filed Critical Ec Instr Ab
Priority to SE1100127A priority Critical patent/SE535641C2/sv
Priority to US14/001,082 priority patent/US9273987B2/en
Priority to EP12749759.2A priority patent/EP2678645B1/en
Priority to PCT/SE2012/000019 priority patent/WO2012115562A1/en
Publication of SE1100127A1 publication Critical patent/SE1100127A1/sv
Publication of SE535641C2 publication Critical patent/SE535641C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/04Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls
    • G01F3/14Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body
    • G01F3/16Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body in stationary cylinders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34746Linear encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

N ß 20 25 30 535 B41 rör sig i en riktning och dels en mätare där kolven rör sig i båda riktningarna. Förflyttningen detekteras i båda fallen med hjälp av en optisk enkoder-remsa som är fäst i kolven.
US52091l4 Lalin et al. beskriver en icke-kontinuerlig kolvflödesmätare där kolvens ändlägen detekteras med två par optiska sändare och mottagare i vardera ända av ett mätrör. En ljusstràle skickas genom mätröret, som är gjort av glas, som bryts av kolven då den befinner sig i ändlägena.
Samanfattning av uppfinningen Uppfinningens syfte är att åstadkomma en kontinuerlig och noggrann flödesmätare innefattande en reciprokerande mätkolv som löser ovanstående problem.
Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en flödesmätare innefattande en reciprokerande mätkolv som möjliggör flödesmätning oavsett flödesriktning genom flödesmätaren.
Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls en flödesmätare för mätning av en fluid, innefattande ett mätrör med en i nämnda mätrör rörligt anordnad mätkolv, organ för att växla riktning på mätkolvens förflyttning i nämnda mätrör, varvid nämnda mätkolv, vid mätning, är anordnad att förflyttas i nämnda mätrör under påverkan av nämnda fluid. Sensororgan bestämmer kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning i nämnda mätrör, och sensororgan bestämmer när kolven befinner sig i åtminstone ett av dess vändområden innan mätkolven nått vändområdets ändpunkt, så att en väsentligen kontinuerlig flödesbestämning för nämnda fluid möjliggörs.
Genom att leda in en fluid såsom gas eller vätska på en sida av kolven och mäta kolvens förflyttning över tiden kan med 10 20 25 30 535 B41 hjälp av mätrörets diameter eller tvärsnittsarea mätning av förflyttad volym och därmed flödeshastigheten göras då kolven rör sig från ena till andra sidan av röret. Genom att enligt föreliggande uppfinning detektera när kolven befinner sig i ett vändomràde kan omställning av fluidets flödesriktning i mätröret ske innan kolven faktiskt når en ändpunkt, vilket har fördelen att mätning av flöde kan fortgå väsentligen kontinuerligt eftersom kolven inte först måste stanna för att ändläge ska kunna detekteras.
Växling av kolvens förflyttningsriktning kan t.ex. ske med hjälp av ett ventilarrangemang.
Enligt en utföringsform, för att möjliggöra att fluidet leds in på rätt sida av kolven då kolven står i endera ändläge vid start av mätningen, införs ett stoppelement som vid komprimering möjliggör detektion av kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning.
Uppfinningen avser även ett motsvarande mätförfarande.
Figurbeskrivning Uppfinningen förklaras nedan mer i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: Figur 1 visar en kolvflödesmätare med ventilerna i ett första tillstånd.
Figur 2 visar en kolvflödesmätare med ventilerna i ett andra tillstånd.
Figur 3A visar enkoderns stillastående galler samt ett rörligt galler.
Figur 3B visar ett alternativt rörligt galler.
Figur 4A visar enkoderns delar placerade ovanpå varandra i sitt ena vändläge.
W IS 20 25 30 535 B41 Figur 4B visar enkoderns delar placerade ovanpå varandra i sitt andra vändläge.
Figur 5A visar de signaler som enkodern genererar.
Figur 5B visar signalen från en alternativ enkoder.
Figur 6 visar ett flexibelt ändstopp i form av en fjäder.
Figur 7 visar en översiktlig bild av samtliga för uppfinningen ingående delar.
Figur 8 visar en detaljerad bild av sensorns ingående delar.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 1 och 2 visar en exempelutföringsform enligt föreliggande uppfinning med en mätkolv 2 placerad i ett mätrör 4. Fluid leds in och ut ur mätröret genom två stycken trevägsventiler 6 och 8 som var för sig kan ställas i två olika tillstånd. Fluidet leds till ventilerna från inloppet 10 och från ventilerna till utloppet 12. Kolvens vändområden visas som streckade områden 14 och 16. Fluidets flödesriktning visas med pilar 15. I figur l visas de båda ventilerna 6 och 8 i sitt första tillstånd. Kolvens förflyttning blir då enligt pilen 17 åt vänster i figuren.
Då kolven har nått sitt vändområde 14 växlas ventilerna tillstånd till sitt andra tillstànd, vilket skett i figur 2.
Kolvens förflyttning blir då enligt pilen 13 åt höger i figuren. Då kolven når det högra vändområdet 16 växlas ventilernas tillstånd till sitt första tillstånd, varpå sekvensen upprepas till dess att mätningen är slutförd.
Detta ger en reciprokerande rörelse hos kolven.
Enligt föreliggande uppfinning möjliggörs kontinuerlig mätning av ett fluidflöde genom att detektera när mätkolven når respektive vändområde, 14, 16, varvid kolvens förflyttningsriktning, med hjälp av ventilerna 6,8, kan växlas innan eller precis när kolven når respektive ändpunkt där fortsatt kolvförflyttning inte längre är möjlig, såsom när N U 20 25 30 535 G41 kolven når respektive rörande, alternativt kan röret innefatta någon typ av organ som stoppar kolven innan röränden nås, såsom t.ex. en klack eller liknande, dock fortfarande efter det att kolven inträtt vändomràdet.
Linjär förflyttning och dess riktning kan detekteras med hjälp av en så kallad enkoder. Den kan bestå av en remsa med genomgående slitsar vilka formar ett galler. Slitsarna kan vara placerade med ett centrum-centrum-avstånd som är lika med dubbla slitsbredden. En optisk sändare och mottagare placeras på respektive sida om remsan. När remsan rör sig relativt sändaren och mottagaren genereras ett pulstàg av mottagaren vilket ger information om förflyttningens storlek genom att avståndet mellan slitsarna är känt. Genom att införa ytterligare en sändare och mottagare vars genererade pulstàg är 90° fasförskjutet relativt pulstàget genererat av det första paret, kan även information om förflyttningens riktning fås.
Ljusstrålen som används bör vara mindre än slitsarnas bredd.
För att minska kraven på sändarens förmåga att producera, eller mottagarens förmåga att detektera, en smal ljusstråle då smala och tätt placerade slitsar används kan ett stillastående galler med motsvarande slitsar införas. Därmed bildas en varierande ljusstyrka över ett större område då den rörliga remsan förflyttas. En enkoder med ett stillastående galler enligt ovanstående brukar benämnas ”av Moiré-typ”.
Figur 7 visar en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning. En mätkolv 2 är placerad i ett mätrör 4 (här visat i genomskärning). Kolven är kopplad till en rörlig remsa 28 med ett galler som rör sig över en stillastående skiva 18 med galler. Dessa båda delar utgör tillsammans en enkoder.
W 20 25 30 535 B41 Figur 7 visar vidare ljusledare 58 (totalt åtta stycken finns, alla är ej synliga i figuren) samt ljussändare 60 samt ljusdetektorer 62. Övriga delar av figur 7 beskrivs längre ned.
Figur 3A visar de tunna skivor som utgör enkoderns galler.
I den stillastående skivan 18 finns genomgående slitsar i en första grupp 20 och i en andra grupp 22, samt hål 24 och hål 26. Den andra gruppen slitsar 22 är placerade så att de signaler som dessa genererar blir 90° fasförskjutna relativt de signaler som genereras av den första gruppen 20.
I den rörliga skivan, eller remsan, 28 finns slitsar 30 samt urtag 32 och 34. Såsom visas i figur 7 är remsan fäst i kolven med hålet 36.
Figur 4A visar remsan 28 placerad ovanpå skivan 18. Den rörliga remsan är placerad såsom den befinner sig då kolven når sitt ena vändområde 14, 16. Urtaget 32 öppnar då fri passage för en ljusstråle genom hålet 24.
Då remsan 28 rör sig relativt skivan 18 bildas fria passager för en ljusstråle genom slitsarna 30 och 20 respektive 22.
Figur 4B visar även hur den rörliga remsan 28 är placerad ovanpå den stillastående skivan 18 då kolven befinner sig i sitt andra vändområde. Urtaget 34 öppnar då fri passage för en ljusstråle genom hålet 26.
I en utföringsform växlas riktning på kolven direkt när ljus detekteras genom urtaget 32 och hålet 24 respektive urtaget 34 och hålet 26. I en annan exempelutförningsform växlas riktning på kolven först efter att en eller ett antal slitspassager detekterats genom slitsarna 30 och 20 respektive 22, ett antal som kan bero på placeringen av urtagen 32 och 34. Dock växlas alltid kolvriktning innan eller precis när kolven når sitt 10 U 20 25 30 535 B41 respektive ändläge för att möjliggöra kontinuerlig mätning utan att kolven stannar upp och står still mot ändläget när den egentligen skulle ha fortsatt röra på sig i samma riktning om ändläget inte hade uppnåtts. Om växling av kolvriktning sker vid ändläget innebär detta enligt föreliggande uppfinning fortfarande att växling av kolvens riktning sker baserat pà ett beräknat ändläge, t.ex. genom att räkna antalet slitsar kolven förflyttar sig efter det att vändområde detekteras.
T.ex. kan vändområdet vara något lämpligt antal slitsar långt.
På detta sätt kan växling av kolvriktning ske precis när det beräknas att kolven når sitt ändläge, och inte först när ändläge t.ex. detekterats genom att kolvrörelsen upphört, i vilket fall kontinuerlig mätning ej kan ske eftersom det först måste detekteras att kolven stannat. Företrädesvis sker dock växling av kolvläge innan ändläget nås.
Figur 5A visar de signaler som enkodern genererar då kolven rör sig från ena ändläget till det andra. Ljuset som tas emot i ljusdetektorn, till exempel en fototransistor, ger en råsignal 43 som har en sågtandsform. Slitsgrupperna 20 och 22 genererar tillsammans med slitsarna 30 de båda pulstàgen 44 respektive 46 såsom de ser ut då ràsignalerna digitaliserats.
Pulståget 46 är fasförskjutet 90° relativt pulståget 44 vilket ger information om kolvens förflyttningsriktning. Efter att nivån på signalen 44 ändrats, till exempel från hög till låg, ger efterföljande signalförändring hos signalen 46 information om förflyttningens riktning. En förändring av signal 44 från låg till hög följt av en förändring av signal 46 från hög till låg betyder en förflyttning åt vänster i figuren och vice versa.
Hålen 24 och 26 genererar tillsammans med urtagen 32 och 34 signalerna 48 respektive 50 vilka ger information om när kolven befinner sig i respektive vändområde (14 och 16).
N Ü 20 25 30 535 B41 I figur 3B visas en alternativ rörlig remsa 38, i vilken det finns slitsar 30 samt två grupper slitsar med avvikande höjd; 40 och 42. Slitsarna i den rörliga delen 38 är i minst en av ändarna av en avvikande höjd, i detta exempel två olika lägre höjder. Dà kolven befinner sig i vändområdet kommer signalerna motsvarande 44 och 46 från enkodern att förändras i amplitud vilket ger information om att kolven befinner sig i respektive vändomràde. Behovet av antalet ljussändare, ljusdetektorer samt ljusledare halveras därmed.
I figur 5B visas en råsignal 51 som härrör från den alternativa enkoder-remsan 38 där slitsgrupperna 40 och 42 med avvikande höjd genererar en signal med avvikande amplitud, 47 respektive 49, vilket ger information om när kolven nått respektive vändomràdet.
För att få ett litet mätfel vid vändningen bör upplösningen på enkodern vara hög. Varje flank på pulstàget 44 eller 46 räknas som en viss mängd av kolven förflyttad volym (vilken t.ex. kan beräknas med hjälp av kännedom om kolvens tvärsnittsarea). Om kolven vänder mellan två flanker så fås ett fel i uppmätt volym motsvarande maximalt en halv slitsbredd. För att minimera mätfelet vid vändningarna bör upplösningen på enkodern (slitsbredden i föreliggande exempel) vara så hög som möjligt.
Därmed ökar dock risken för att svängningar hos kolven, till exempel vid vändningarna, felaktigt tolkas som förflyttad volym. Det finns en risk att kolven kan börja studsa på den fjäder som gasen i mätröret kan liknas vid då kolven plötsligt byter rörelseriktning. Kolven är fritt rörlig i mätröret med mycket liten friktion mot omgivande delar. Vid en plötslig växling av kolvens rörelseriktning kan kolven börja oscillera, och alltså röra sig fram och tillbaka, vilket kan leda till IO U 20 25 30 535 B41 att ett felaktigt flöde uppmäts eftersom ett antal flanker kan detekteras utan att kolven de facto förflyttats i röret.
Om en uppmätt förflyttning direkt omräknas till förflyttad volym kommer ett fel att ackumuleras vid svängningar. I det fall ingen riktningsinformation finns räknas alla flanker som en viss mängd ytterligare förflyttad volym. Utan möjlighet att hantera svängningar, till exempel vid kolvens vändningar, kan mätprecisionen inte upprätthàllas vid situationer där kolvsvängningar uppstår. En oscillation hos kolven som rör sig över ett flertal slitsar skulle då ge ett för högt mätvärde på flödet eftersom även förflyttning i negativ riktning räknas till den totala förflyttningen. Om kolven används för att mäta total volym som passerat flödesmätaren så är denna mätmetod otillräcklig eftersom förflyttningar oavsett riktning adderas till den förflyttade volymen.
Såsom framgått ovan används enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning ett ytterligare par med sändare och mottagare, förskjutna 90° (eller annat tillämpligt gradantal) i fas, vilket genererar kurva 46 enligt ovan. Genom att kombinera information från kurva 44 och 46 kan information även om kolvens riktning erhållas. När kolven förflyttas åt ena hållet kommer pulserna från det ytterligare paret sändare och mottagare att ligga 90° (eller annat tillämpligt gradantal) efter i fas, medan i motsatt förflyttningsriktning kommer pulserna att ligga före i fas. Därigenom kan varje detekterad volymförändring antingen adderas eller dras ifrån den totala volymen, beroende pá riktning, varvid också problem med oscillationer kan undvikas eftersom detta gör det möjligt att mäta korrekt och kontinuerligt trots att kolven momentant kan röra sig i en annan riktning än huvudriktningen på flödet genom flödesmätaren.
N U 20 25 30 535 B41 10 För att korrekt kunna lägga till eller dra ifrån uppmätt förflyttning måste en positiv riktning för kolven definieras, dvs. den riktning som utgör kolvens avsedda förflyttningsriktning i mätröret. Först måste en positiv flödesriktning in till flödesmätaren definieras. Till exempel kan flöde in mot inloppet 10 i figur l definieras som positiv riktning. Vad som definieras som positiv riktning hos kolven beror sedan på ventilernas tillstånd. I figur 1 blir då förflyttning enligt pil 17 i positiv riktning, medan i figur 2 blir förflyttning enligt pil 13 i positiv riktning. Tillfället då kolven faktiskt vänder är dock normalt ej det samma som då ventilernas styrsignaler förändras eftersom det ofta finns en tidsfördröjning i ventilernas funktion samt en mekanisk tröghet i kolvens rörelse. Därmed bör tidpunkten för förändringen av ventilernas styrsignal ej vara styrande för när det som ska räknas som kolvens positiva riktning ska ändras. Istället kan en metod användas som med hjälp av enkoderns riktningsinformation avgör kolvens faktiska vändpunkt, det vill säga den punkt som ligger närmast aktuellt ändläge. Efter en sådan faktisk vändpunkt ändras det som räknas som kolvens positiva riktning.
Genom att genomströmmad volym mäts korrekt enligt ovan kan mätaren även användas för dosering av en viss förinställd volym. Ventilerna 6 och 8 kan vid uppnådd volym ställas så att inloppet stängs.
Kolven med tillhörande enkoder är fritt rörlig i mätröret. Då instrumentet är avstängt, eller då ventilerna 6 och 8 är ställda så att inloppet 10 är avskilt från mätröret, kan kolven förflyttas till en okänd position. Kolven kan även hamna i ändlägena. Detta kan ske till exempel genom gravitation eller genom att fluid leds in pà endera sidan om kolven.
W U 20 25 30 535 B41 H Vid uppstart av instrumentet, eller vid inkoppling av flöde till mätröret, behövs information om kolvens position för att ventilerna ska kunna ställas i rätt tillstånd, förutsatt att huvudriktningen på flödet är känt. Är kolven i vändområde 14, det vill säga då detektion gjorts av motsvarande sensor, och flödesriktningen är såsom pilarna 15 i figur 1, ska ventilerna 6 och 8 ställas såsom i figur 2 och är kolven i vändområde 16 ska ventilerna ställas såsom i figur 1.
I den ovan beskrivna lösningen detekteras kolvens båda vändområden. I en alternativ utföringsform räknas antalet flanker från detektionen av ett vändområde och då ett bestämt antal har räknats har kolven nått sitt andra vändläge och ventilernas tillstånd växlas. Genom att räkna hur långt kolven förflyttat sig från vändområdesdetektionen räcker det med endast en vändområdessensor. Detekteras inte kolven i vändområdet vid start, ställs ventilerna så att kolven rör sig àt det hållet. Ovanstående förutsätter att huvudriktningen på flödet genom flödesmätaren är känd. Om huvudriktningen inte är känd kan denna t.ex. bestämmas med hjälp av ventilläge och riktningsinformation från enkodern, se nedan.
Vidare har flödesmätaren ovan beskrivits för flöde i en huvudriktning genom flödesmätaren. I en alternativ utföringsform används en dubbelriktad flödesmätare utan definierad huvudriktning på flödet. För att möjliggöra start av en dubbelriktad flödesmätare (som inte är beroende av en definierad huvudriktning på flödet) bör båda kolvens vändlägen indikeras. Dessutom måste information finnas om flödets riktning. Riktningsinformationen fås normalt fràn enkodern med dess fasförskjutna sändare och mottagare. I det fallet att kolven står i ett ändläge vid start av instrumentet fås ingen detektion av vare sig förflyttning eller riktning om ventilerna ställs så att kolven trycks mot ändläget pà grund N U 20 25 30 535 S41 12 av den aktuella flödesriktningen. Enligt en utföringsform kan ventilerna ställas om efter en viss tid om ingen förflyttning detekteras. Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning möjliggörs detektion av flödesriktning oavsett kolvens position. Genom att införa ett flexibelt ändstopp, som kan komprimeras under kraften från fluidet då detta leds in i mätröret, fås en rörelse hos kolven. Därmed kan riktningen på flödet genom flödesmätaren bestämmas och ventilernas tillstànd kan växlas så att kolven rör sig bort från det aktuella ändläget. Ändstoppet bör ha en fjäderkraft av sådan storlek att kompression på grund av kolvens vikt vid vertikal belastning blir försumbar och samtidigt vara så liten att en kompression på grund av flödet kan ske utan orimlig tryckuppbyggnad. De flexibla ändstoppen kan t.ex. utgöras av fjädrar som skurits ut ur en plan plåt. Ett annat alternativ är spiralfjädrar. Ytterligare ett annat alternativ är ett ändstopp bestående av en elastomer.
Såsom ett flexibelt ändelement kan även en anordning införas som ger en kraft motriktad kolvens förflyttning i ändlägena.
Detta kan till exempel vara motriktade magneter, varav en magnet är fäst i kolven och magneter med motriktade magnetfält är placerade i mätrörets ändar.
Figur 6 visar tre olika vyer av ett exempel på ett flexibelt ändstopp i form av en fjäder 52. Fjädern är tillverkad av ett plant material, till exempel en metallplàt. En tunga är utskuren och utböjd ur plåtens plan och bildar ett fjädrande element 54. Ett antal mindre tungor är på liknande sätt utskurna och utböjda och bildar fjädrande elementen 56.
Figur 7 visar fjädern placerad mot var ände av mätröret 4.
Kolven 2 kommer att kunna vila mot det fjädrande elementet 54 om flödesmätaren är i spänningslöst tillstånd. Vid start av instrumentet kan det fjädrande elementet 54 medge en l0 15 20 25 30 535 B41 13 förflyttning hos kolven om ventilerna ställts så att riktningen blir sådan. Därmed kan riktningsinformation erhållas från enkodern och ventilerna kan ställas i lämpligt tillstånd.
De fjädrande elementen 56 positionerar fjädern 52 mot mätrörets ände. Eventuella tillverkningsvariationer avseende mätrörets längdmått påverkar därmed inte den sträcka som kolven kan förflyttas innan den når ändstoppet. Mätröret 4 visas i figur 7 i genomskärning.
Följande exemplifierar en metod för styrning av ventilernas tillstånd under uppstart av flödesmätaren samt under kontinuerlig drift, utifrån signaler uppmätta av enkodern: Om kolven befinner sig i ett vändområde och förflyttningen är mot samma håll som aktuellt vändområde så växlas ventilernas tillstànd.
Figur 8 visar en annan vy över exempelutföringsformen visad i figur 7. Här återfinns även delar av mäthuset 64 i vilket ljusledarna 58 är monterade.
Sträckan som ljuset går genom fluidet vars flöde ska mätas kan minimeras eftersom ljuset i princip bara behöver passera genom den stillastående skivan 18 och den rörliga remsan 28. Därmed kan även fluider med låg ljusgenomsläpplighet används i flödesmätaren. Att, som i känd teknik, detektera kolven med en ljusstråle tvärs genom mätröret är inte görbart vid mätning pà icke ljusgenomsläppliga fluider.
Genom att placera ljusledare 58 på ett litet avstånd från enkoderns delar, 18 och 28, fås en mycket låg känslighet för fluidets ljusgenomsläpplighet. Ljusledarna har även funktionen av mekanisk styrning av enkoderns rörliga del 28 i kolvens rotationsriktning och består fördelaktigt av glas som har goda mekaniska slitegenskaper och är kemiskt motståndskraftigt. En 10 20 25 30 535 B41 14 ytterligare funktion hos ljusledarna är att separera ljussändarna och ljusdetektorerna från fluidet varpå dessa ej behöver vara tillverkade i material som är kompatibla med fluidet.
För att kunna mäta flöde hos icke ljusgenomsläppliga fluider utformas därför vändlägessensorerna som en integrerad del av enkodern (32 och 24 respektive 34 och 26) med en kort optisk väg genom fluidet.
Vändlägessensorerna kan i alternativa utförningsformer vara av annat slag än optiska. Till exempel kan magnetism nyttjas.
Delar av enkoder-remsan kan vara magnetiserade och när dessa områden passerar respektive hallsensorer fås indikation pà att kolven nått vändområdena. Alternativt kan områdena magnetiseras med olika polaritet vilket ger information om respektive vändområde med hjälp av endast en hallsensor. Även mekaniska brytare kan nyttjas.
Sensorn för förflyttnings- och riktningsbestämning kan i alternativa utförningsformer vara av annat slag än optisk.
Till exempel kan en typ av sensor som ger absolut position användas, varvid vändområde kan detekteras med hjälp av absolutpositionen. Som exempel på sådan kan en magnetisk sensor av den typ som används i digitala skjutmått användas.
Vidare kan t.ex. en enkoder-remsa användas med en kodning såsom slitsar 30 enligt ovan för bestämning av relativförflyttning, medan en annan kodning kan användas för att bestämma position oavsett kolvläge och inte bara i vändomràden enligt ovan.
W 20 25 30 535 B41 15 Referensnummer 2 Mätkolv 4 Mätrör 6 Trevägsventil 8 Trevägsventil 10 Inlopp 12 Utlopp 13 Kolvens förflyttningsriktning 14 Vändomràde 15 Flödesriktning 16 Vändområde 17 Kolvens förflyttningsriktning 18 Stillastående enkoder-skiva 20 Grupp av slitsar 22 Grupp av slitsar 24 Hål 26 Hål 28 Rörlig enkoder-remsa 30 Slitsar 32 Urtag 34 Urtag 36 Hål 38 Alternativ rörlig enkoder-remsa 40 Grupp av slitsar med avvikande höjd 42 Grupp av slitsar med avvikande höjd 43 Råsignal 44 Pulståg 46 Pulstàg 47 Del av signal med avvikande amplitud 48 Signal för vändområde 49 Del av signal med avvikande amplitud 50 Signal för vändområde 51 Råsignal alternativ enkoder-remsa 52 54 56 58 60 62 64 535 B41 16 Fjäder Fjädrande element Fjädrande element Ljusledare Ljussändare Ljusdetektorer Mäthus

Claims (1)

1. 5 l0 15 20 25 30 35 l. 535 B41 17 Patentkrav En flödesmätare för mätning av en fluid, innefattande ett mätrör (4) med en i nämnda mätrör rörligt anordnad mätkolv (2), organ för att växla riktning på mätkolvens förflyttning i nämnda mätrör, varvid nämnda mätkolv, vid mätning, är anordnad att förflyttas i nämnda mätrör under påverkan av nämnda fluid, kännetecknad av: - sensororgan för bestämning av kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning i nämnda mätrör, och - sensororgan för att bestämma när kolven befinner sig i (14, 16) mätkolven nått vändomrádets ändpunkt, så att en åtminstone ett av dess vändområden innan väsentligen kontinuerlig flödesbestämning för nämnda fluid möjliggörs, varvid - nämnda sensororgan för bestämning av kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning utgörs av en optisk enkoder, där den optiska enkodern innefattar en enkoder-remsa (28), varvid nämnda enkoder-remsa innefattar kodelement i form av slitsar (30) med ett första avstånd mellan nämnda slitsar, varvid enkoder- remsan löper längs ett andra enkoder-element (18) med stillastående slitsar (20, 22). En flödesmätare enligt krav 1, vidare innefattande organ för att, när det bestämts att kolven (2) befinner sig i åtminstone ett av dess vändområden (14, 16), växla kolvens förflyttningsriktning innan mätkolven nått nämnda vändområdes ändpunkt. . En flödesmätare enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda organ för att växla riktning på mätkolvens (2) N 20 25 30 35 10. 535 B41 18 förflyttning i nämnda mätrör (4) utgörs av ett ventilarrangemang (6, 8). . En flödesmätare enligt något av kraven 1-3, vidare innefattande organ för att detektera oscillerande riktningsförändringar för nämnda kolv (2) under växling av kolvens förflyttningsriktning. . En flödesmätare enligt krav 4, varvid, vid flödesbestämning, förflyttning i riktning motsatt kolvens (2) avsedda förflyttningsriktning borträknas från kolvens ackumulerade förflyttning. . En flödesmätare enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensororgan är anordnat utanför mätröret (4) i mätrörets längdriktning. En flödesmätare enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensororgan för att bestämma när kolven (2) befinner sig i åtminstone ett av dess vändomràden (14, 16) är integrerat med nämnda sensororgan för bestämning av kolvens förflyttning och riktning. En flödesmätare enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensororgan för att bestämma när kolven (2) befinner sig i åtminstone ett av dess vändområden (14, 16) utgörs av sensororgan för bestämning av absolutpositionen för nämnda kolv. En flödesmätare enligt krav 1, varvid enkodern är av Moiré-typ. En flödesmätare enligt något av krav 1-9, varvid nämnda enkoder-remsa (28) löper mellan en första optisk 15 20 25 30 ll. 12. 535 B41 19 sändare (60) respektive en första på motsatt sida anordnad mottagare (62). En flödesmätare enligt krav 10, varvid nämnda enkoder-remsa (28) löper mellan en andra optisk sändare respektive en andra på motsatt sida anordnad mottagare, varvid en första signal (44) som genereras av nämnda första sändare/mottagare är fasförskjuten relativt en (46) sändare/mottagare. andra signal som genereras av nämnda andra En flödesmätare enligt något av krav l-ll, varvid vändlägessensorerna utgörs av separata kodelement (32, 34) på enkoder-remsan (28). 13. En flödesmätare enligt något krav l-12, varvid 14. vändlägessensorerna är integrerade i den rörelse- och riktningsavkännande delen av enkodern såsom slitsar med en avvikande höjd (40, 42). En flödesmätare enligt något av kraven 1-13, varvid antalet slitsar (30) från detektionen av ett vändområde (14, 16) räknas, och varvid mätkolven (2) har nått sitt andra ändläge när ett bestämt antal slitsar har räknats, varvid kolvens förflyttningsriktning växlas. 15. En flödesmätare enligt något av föregående krav, varvid kolvens båda vändomràden (14, 16) detekteras. 16. En flödesmätare enligt något av föregående krav, vidare innefattande organ för att dosera en första volym genom att bestämma mätkolvens (2) totala förflyttning. N Ü 20 25 30 535 S41 20 17. En flödesmätare enligt något föregående krav, innefattande ett stoppelement vid åtminstone ett av mätrörets (4) ändlägen, varvid nämnda stoppelement, när nämnda kolv (2) befinner sig i nämnda ändläge, medger en detekterbar förflyttning av nämnda kolv vid påverkan av nämnda fluid i riktning mot nämnda ändläge, så att riktningsbestämning vid start av flödesmätning med kolven i nämnda ändläge möjliggörs. 18. En flödesmätare enligt krav 17, varvid ändstoppet utgörs av en fjäder (52) tillverkad från en plan plåt. 19. En flödesmätare enligt krav 17 eller 18, varvid fjädern (52) även innefattar ett eller flera fjäderelement (54, 56) som vilar mot kortändan på mätröret (4) och som därigenom positionerar fjädern mot mätrörets ände. 20. En utgörs 21. En utgörs 22. En utgörs vid kolven 23. flödesmätare enligt krav 17, av en spiralfjäder. flödesmätare enligt krav 17, av en elastomer. flödesmätare enligt krav 17, av en magnet som påverkar en (2) fluidet utgörs av gas. 24. fluidet utgörs av vätska. varvid varvid varvid magnet med en motriktad kraft. ändstoppet ändstoppet ändstoppet som är fäst En flödesmätare enligt något av föregående krav där En flödesmätare enligt något av kraven 1-22 där W U 20 25 30 25. 535 B41 21 En flödesmätare enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensororgan för bestämning av mätkolvens förflyttningsriktning i nämnda mätrör (4) innefattar organ för bestämning av förflyttningens riktning oavsett rådande position för nämnda mätkolv (2) i nämnda mätrör. 26. Ett mätförfarande för mätning av en fluid med en 27. flödesmätare innefattande ett mätrör (4) med en i nämnda mätrör rörligt anordnad mätkolv (2), organ för att växla riktning på mätkolvens förflyttning i nämnda mätrör, varvid nämnda mätkolv, vid mätning, är anordnad att förflyttas i nämnda mätrör under påverkan av nämnda fluid, varvid förfarandet innefattar: - bestämma kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning (13, 17) i nämnda mätrör, varvid bestämning av kolvens förflyttning samt förflyttningens riktning bestäms med sensororgan som utgörs av en optisk enkoder, där den optiska enkodern innefattar en enkoder-remsa (28). form av slitsar (30) med ett första avstånd mellan nämnda varvid nämnda enkoder-remsa innefattar kodelement i slitsar, varvid enkoder-remsan löper längs ett andra enkoder-element (18) med stillastående slitsar (20, 22), och - bestämma när kolven befinner sig i åtminstone ett av (14, 16) dess vändområden innan mätkolven nått vändomràdets ändpunkt, sà att en väsentligen kontinuerlig flödesbestämning för nämnda fluid möjliggörs. Ett mätförfarande enligt krav 26, varvid nämnda flödesmätare innefattar ett ventilarrangemang (6, 8) för att växla riktning på kolvens (2) förflyttning, varvid förfarandet vidare innefattar: - ventilernas tillstånd växlas om kolven befinner sig i 10 U 20 535 B41 22 ett vändområde (14, 16) och kolvens förflyttning är mot vändområdets ändpunkt. 28. Ett mätförfarande enligt krav 26 eller 27, vidare innefattande att, när kolven (2) befinner sig i ett vändområde (14, 16), växla kolvens förflyttningsriktning innan mätkolven når vändomràdets ändpunkt. 29. Ett mätförfarande enligt något av kraven 26-28, vidare innefattande att detektera riktningsförändringar för nämnda kolv (2) under växling av kolvens förflyttningsriktning. 30. Ett mätförfarande enligt något av kraven 26-29, vidare innefattande att bestämma kolvens (2) faktiska vändpunkt med hjälp av riktningsinformation avseende kolvens förflyttning i ett vändområde (14, 16), varvid nämnda vändpunkt används för att definiera positiv förflyttningsriktning hos kolven.
SE1100127A 2011-02-25 2011-02-25 Kontinuerlig flödesmätare SE535641C2 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1100127A SE535641C2 (sv) 2011-02-25 2011-02-25 Kontinuerlig flödesmätare
US14/001,082 US9273987B2 (en) 2011-02-25 2012-02-23 Continuous piston flow meter
EP12749759.2A EP2678645B1 (en) 2011-02-25 2012-02-23 Continuous piston flow meter and measurement method
PCT/SE2012/000019 WO2012115562A1 (en) 2011-02-25 2012-02-23 Continuous piston flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1100127A SE535641C2 (sv) 2011-02-25 2011-02-25 Kontinuerlig flödesmätare

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1100127A1 SE1100127A1 (sv) 2012-08-26
SE535641C2 true SE535641C2 (sv) 2012-10-23

Family

ID=46721111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1100127A SE535641C2 (sv) 2011-02-25 2011-02-25 Kontinuerlig flödesmätare

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9273987B2 (sv)
EP (1) EP2678645B1 (sv)
SE (1) SE535641C2 (sv)
WO (1) WO2012115562A1 (sv)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11378433B2 (en) * 2015-04-15 2022-07-05 Sestra Systems Inc Manifold style metering mechanism for use with beverage dispensing system
CN112556765A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 中国石油天然气股份有限公司 往复式气体流量计及其工作方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2772664A (en) * 1953-12-11 1956-12-04 Exxon Research Engineering Co Fluid flow meter
US3657925A (en) * 1970-06-01 1972-04-25 Int Rectifier Corp Positive displacement flowmeter
US3756456A (en) * 1972-05-22 1973-09-04 Graco Inc Apparatus and method for a metering system
JPS57518A (en) * 1980-06-02 1982-01-05 Tokyo Keiso Kk Flowmeter
WO1992021941A1 (en) 1991-05-20 1992-12-10 Computer Control Corporation Flow calibrator
US5209114A (en) 1991-06-26 1993-05-11 Lalin Hill S Reciprocating piston flow meter
FR2707003A1 (en) * 1993-06-25 1994-12-30 Siretchi Roman Device for measuring small fluid flow rates
NL1002481C2 (nl) * 1996-02-29 1997-09-01 Unitrans Techniek B V Inrichting en werkwijze voor het doseren van ten minste een medium, in het bijzonder, doch niet uitsluitend een visceus medium.
US6149032A (en) * 1999-04-16 2000-11-21 Tokheim Corporation Electro-mechanical piston meter
JP4049053B2 (ja) * 2003-08-26 2008-02-20 いすゞ自動車株式会社 噴射量測定装置及び噴射量測定方法
DE102005013662A1 (de) * 2005-03-16 2006-09-21 Lechler Gmbh Durchflussmengenmesser für Flüssigkeiten
DE102006019551B4 (de) * 2006-04-27 2008-04-24 Abb Patent Gmbh Massedurchflussmesser mit einem Schwingungssensor sowie Verfahren zum Eliminieren von Störsignalen aus dem Messsignal
TW200925544A (en) * 2007-10-15 2009-06-16 Sequal Technologies Inc Linear motion position sensor and method of use

Also Published As

Publication number Publication date
US9273987B2 (en) 2016-03-01
US20130333464A1 (en) 2013-12-19
SE1100127A1 (sv) 2012-08-26
WO2012115562A1 (en) 2012-08-30
EP2678645B1 (en) 2021-12-01
EP2678645A4 (en) 2018-01-31
EP2678645A1 (en) 2014-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7360454B2 (en) Flowmeter having a float and a displacement sensor
US8738306B2 (en) Pump tester
US6563306B2 (en) Method and apparatus for detecting displacement of a magnet moved in response to variation of a physical characteristic of a fluid
CN102607674A (zh) 用于确定流量计标定器中的置换器位置的设备和方法
CN103697818B (zh) 基于单自由度柔性微动调整机构的微位移传感器标定装置
US10527456B2 (en) Displacement detection device and continuously variable transmission
US8256304B2 (en) Float type flow meter
KR20150110579A (ko) 유량계
SE535641C2 (sv) Kontinuerlig flödesmätare
US3416371A (en) Flow meter with electrical read-out
CN101413820A (zh) 一种利用浮球进行液位检测及控制的方法、装置
US9885595B2 (en) Non-contact continuous type sensing device for a flowmeter and sensing method thereof
CN111720284B (zh) 气动计量泵及其测量方法
SE538493C2 (sv) Kontinuerlig kolvflödesmätare
WO2021243506A1 (zh) 液位计、喷洒组件及无人飞行器
CN202814511U (zh) 流量计标定器和流量测量系统
CN108351194B (zh) 位移检测装置以及无级变速装置
US11448238B2 (en) Pneumatic landfill pump cycle counter
CN104132776A (zh) 一种用于压力校准的气体压力发生装置
CN209131743U (zh) 一种新型的浮子流量计
KR100406859B1 (ko) 액체용 유동자식 유량계의 유량측정장치
CN2636207Y (zh) 伺服式液位计
RU115886U1 (ru) Устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах
RU2270982C2 (ru) Устройство для измерения уровня и плотности жидкости
CN102183276B (zh) 漂流式污水计量法