SE536017C2 - Förfarande och anordning för indikering av ett vätskeflöde - Google Patents

Abstract

SAlVIMANDRAG Ett förfarande för indikering av ett vätskeflöde innefattar stegen att, när vätskeflödetändras vid genomströmning av ett ledningsstycke (l), som är eller har en strypning(4, 5), vätskeflödets omslag mellan laminär och turbulent strömming eller omväntavkänns och används som en indikation på vätskeflödes storlek. Turbulent strömming avkärins via de vibrationer, som turbulensen skapar. En anordning för indikering av ett vätskeflöde innefattar ett ledníngsstycke genom-strömmat av vätskeflödet. Enligt uppfinningen är eller har ledningsstycket (1) en stryp-ning (4, 5) och är Förbundet med en vibrationssensor (10). Sensorn (10) känner av upp-komsten eller ökningen respektive upphörandet eller minslmingen av vibrationer, som sker vid vätskeflödets omslag från lamínär till turbulent strömming eller omvänt.

Description

25 30 536 017 PROBLEMSTÄLLNING Den föreliggande uppfinningen har till ändamål att så utforma det inledningsvis antydda förfarandet att detta kan tillämpas enkelt och billigt med hjälp av en mycket kompakt utrustning. Vidare har uppfinningen till ändamål att så utforma förfarandet att gräns- värden lätt kan ändras, att slitaget på använd utrustning blir minimalt och, i konsekvens härmed, livslängden lång.

Målsättningen beträffande anordningen är analog med vad som sagts ovan.

PROBLEMLÖ SNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås beträffande förfarandet, om detta kännetecknas därav, att vid förändring av vätskeflödet, sådana vibrationer, som uppstår eller ökar respektive upphör eller minskar, när strömningen genom strypningen ändras och övergår från laminär till turbulent strömning eller omvänt, avkänns och används som en indikation på vätskeflödets storlek, och att en skärmvägg med en öpp- ning, som är större än strypningen, anordnas i ledningsstycket och på avstånd från stryp- ningen varigenom det i ledningsstycket bildas en resonanskammare för förstärkning av vibrationer.

Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås beträffande anordningen, om denna kännetecknas därav, att det är anordnat en sensor, som är en vibrationssensor, för att vid ändring av vätskeflödet kärma av uppkomsten eller ökningen respektive upp- hörandet eller minskningen av vibrationer, som sker vid vätskeflödets omslag från lami- när till turbulent strömning eller omvänt, och att det i ledningsstycket och på avstånd från strypningen är anordnat en skärmvägg med en öppning, som är större än stryp- ningen, varigenom det i ledningsstycket bildas en resonanskammare för förstärkning av vibrationer. 10 15 20 25 30 535 01? RITN INGEN Uppfinningen skall nu beskrivas närmre under hänvisning till bifogade ritning, vilken visar ett schematiskt snitt genom en utföringsform av en anordning för uppfinningens genomförande.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM lndikeringen av ett vätskeflöde, alltså fastställande av ett visst kritiskt vätskeflöde, som antingen inte f°ar överskridas eller underskridas, utan att en indikation härom ges, är viktig i många tekniska sammanhang. Ett exempel på en praktisk situation, där ett sådant undre gränsvärde kan finnas är en tillämpning med en vätskeanalysator, där vissa kvali- téer i vätskan skall bedömas. Det är självklart att om vätskeflödet är alltför litet, kan bedömningen av den aktuella vätskekvalitén inte genomföras eller bli felaktig. Omvänt kan det gälla att om analysen tar viss tid i anspråk, så får strömningshastigheten inte vara för hög, eftersom vätskans uppehållstid i analysatom då blir för kort.

Uppfinningen bygger på den grundtanken att strömning i ett ledningsstycke kan vara antingen laminär vid låga strömningshastigheter eller turbulent vid högra strömnings- hastigheter. En turbulent strörnning skapar vibrationer, dvs tryckpulsationer i vätskan, vilka vidarebefordras till materialet i det ledningsstycke, varigenom strömningen sker.

Omslaget från larninär till turbulent strömning sker inom ett snävt hastighetsområde, varför ett sådant omslag kan vara en god indikator på att en viss linjär strömningshastig- het har uppnåtts.

Den linjära strömningshastigheten i ett vätskeflöde är dels beroende av volymflödet och dels av den till buds stående genomströmningsarean. Av denna anledning stryps flödet enligt uppfinningen i en strypning, där den linjära strömningshastigheten ökar. Genom variering av strypningens storlek är det möjligt att variera hastighetsökningen och där- med också relationen mellan omslagspunkten från laminär till turbulent strömning relativt volymflödet. 10 15 20 25 30 536 O'l? 4 Den turbulens, som skapas i vätskeflödet, när detta slagit om till turbulent strömming, känns enligt uppfinningen av medelst en vibrationssensor, som vibrationsmässigt måste vara påverkad direkt av den strömmande vätskan eller vara kopplad till ett lednings- stycke, genom vilket strömningen sker och till vilket vibrationerna överförs. Någon direktkontakt mellan vätskeflödet och själva sensorn krävs därmed inte i det senare fallet.

I figuren avser hänvisningsbeteckningen 1 ett ledningsstycke, genom vilket en vätske- strömning sker från en inkommande anslutning 2 ut till en utgående anslutning 3. I ledningsstycket 1 finns vid utloppsänden en strypning 4, som företrädesvis är enkelt utbytbar fór att medge olika storlek på det hål 5, genom vilket strömningen sker.

I figuren är strypningen anordnad vid ledningsstyckets utloppsände av skäl, som inte har med själva indikeringen av vätskeflödet att göra. Dock kan, utan att uppfinningstanken lämnas, strömningen också ske i motsatt riktning, vilket illustreras av dubbelpilen 6.

Ledningsstycket 1 är framställt av ett material, som har god förmåga att vidarebefordra vibrationer, dvs materialet får inte ha någon uttalad dämpningsiörrnåga. Ett lämpligt material kan vara en metall eller en metallegering. Strypningen 4 är stelt infást i ledningsstycket, så att den turbulens och de vibrationer, som skapas av strömningen genom hålet 5, vidarebefordras till ledningsstycket l.

För att inte uppfinningstöremålet och indikeringen av vätskeflödet skall störas utifrån är det mellan den inkommande anslutningen 2 och den utgående anslutningen 3 anordnat vibrationsdämpande kopplingar 7 respektive 8. Härigenom är uppfinningstöremålet i vibrationshånseende isolerat från omgivningen.

Stelt förbundet med ledningsstycket 1 finns en kapsling 9, som är vibrationsöverlörande förbunden med ledningsstycket l. Materialet i kapslingen 9 är även det valt på ett sådant sätt att en god vibrationsledande förmåga finns. Även här kan en metall eller en metal- legering vara lämpligt val. Det inre av kapslingen 9 är lämpligen skilt från det inre av ledningsstycket l, så att det genom ledningsstycket strömmande vätskeflödet inte kan komma in i kapslingen. 10 15 20 25 535 017 Invändigt i kapslingen 9 och stelt förbunden med denna är en vibrationssensor 10, vilken kärmer av de vibrationer eller den turbulens, som skapas vid vätskeflödets strömning genom hålet 5 och föres vidare via strypningen 4, ledningsstycket 1 och kapslingen 9. I en föredragen uttöringsfonn bygger vibrationssensom på ett piezo-elektriskt element, vilket har förmågan att vid mekanisk påverkan omvandla mekaniska spänningar till en varierande elektrisk spänning. Piezo-elektriska element har dessutom förmågan att arbeta vid höga frekvenser samt har lång livslängd.

Vibrationssensom 10 är via en ledning 11 kopplad till ett gränssnitt 12, vilket via ytter- ligare en ledning 13 och en vibrationsdämpande tätning 14 är förbundet t ex med ett lämpligt, registrerande instrument, någon larmanordning eller ett reglersystem etc.

Altemativt kan naturligtvis signalövertöringen från gränssnittet 12 ske trådlöst.

För att öka arnplituden på de vibrationer, som turbulensen vid hålet 5 åstadkommer, kan det i ledningsstycket 1 finnas en skärmvägg 15 med en öppning 16. Genom att på detta sätt åtminstone delvis begränsa en viss volym invändigt i ledningsstycket 1 skapas en resonanskammare, som förstärker vibrationema. Självfallet måste öppningen 16 ha större area än hålet 5.

Ovan har antytts att arean på hålet 5 avgör storleken på det volymflöde, som gäller vid omslaget från laminär till turbulent strömning eller vice versa. Av denna anledning är strypningen 4 enkelt utbytbar med olika storlekar på hålet 5. Ett armat alternativt är naturligtvis att göra storleken på hålet 5 variabel, så att en kontinuerlig inställning av hålarean kan ske.

Claims (8)

10 15 20 25 30 535 01? PATENTKRAV

1. Förfarande för indikering av en kritisk nivå på ett vätskeflöde, varvid den vätska, vars flöde skall indikeras, bringas att strömma genom ett ledningsstycke (1), som iörses med eller utformas som en strypning (4, 5) vars storlek varieras, kännetecknat därav, att, vid förändring av vätskeflödet, sådana vibrationer, som uppstår eller ökar respektive upphör eller minskar, när strömningen genom strypningen ändras och övergår från laminär till turbulent strömning eller omvänt, avkänns och används som en indikation på vätskeflödets storlek, och att en skärmvägg (15) med en öppning (16), som är större än strypningen, anordnas i ledníngsstycket (l) och på avstånd från strypningen (4, 5) varigenom det i ledníngsstycket bildas en resonanskammare för förstärkning av vibrationer.

2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat därav, att strypningen (4, 5) placeras vid ledningsstyckets (1) utloppsände (3).

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att ledníngsstycket (1) i vibrationsmässigt hänseende hålles isolerat från omgivningen, speciellt den eller de ledningar (2 respektive 3), vartill ledníngsstycket är anslutet.

4. Anordning för indikering av en kritisk nivå på ett vätskeflöde, innefattande ett ledningsstycke (1), med en strypning (4, 5), som är utbytbar eller har inställbar storlek, och genom vilka strömningen sker, kännetecknad därav, att det är anordnat en sensor (10), som är en vibrationssensor, för att vid ändring av vätskeflödet känna av uppkoms- ten eller ökningen respektive upphörandet eller minskningen av vibrationer, som sker vid vätskeflödets omslag från laminär till turbulent strömning eller omvänt, och att det i ledníngsstycket (1) och på avstånd från strypningen (4, 5) är anordnat en skâtmvägg (15) med en öppning (16), som är större än strypningen, varigenom det i ledníngsstycket bildas en resonanskarnmare för förstärkning av vibrationer.

5. Anordning enligt kravet 4, kännetecknad därav, att ledníngsstycket (1) i sig är utformat som en strypning. ' 10 536 017

6. Anordning enligt kravet 4 eller 5, kännetecknad därav, att strypningen (4, 5) är anordnad vid ledningsstyckets (1) utloppsände.

7. Anordning enligt något av kraven 4-6, kännetecknad därav, att ledningsstycket (1) är vibrationsmässigt isolerat från omgivningen, fräntst från den eller de ledningar (2, 3), vartill ledningsstycket är anslutet, genom att det mellan ledningsstycket och ledningen eller ledningarna är anordnat vibrationsdämpande element (7, 8).

8. Anordning enligt något av kraven 4-7, kännetecknad därav, att sensom (10) innefattar ett piezo-elektriskt element.