UA34499C2 - Спосіб кондиціонування течії плинного середовища та кондиціонер течії плинного середовища - Google Patents

Abstract

Винахід стосується визначення об'ємної кількості плинного середовища, способу кондиціонування течії плинного середовища.

Description

Винахід стосується визначення об'ємної кількості плинного середовища, а саме - до способу конди- ціонування течії плинного середовища, спрямованої з першої зони до другої зони, розташованої за вка- заною вище першою зоною (у напрямку течії), а також кондиціонера течії плинного середовища, призна- ченого для розміщення перед пристроєм для визначення об'ємної кількості плинного середовища відносно напрямку течії вказаного вище плинного середовища.

Відомим є розміщення вище за течією пристрою для визначення об'ємної кількості плинного середо- вища, що витікає, в склад якого входить вимірювальний блок і кондиціонер течії, призначений для вирівню- вання розподілу швидкостей у течії і руйнування турбулентних структур, наявних в останній, для того, щоб течія мала одні й ті ж характеристики на вході пристрою, незалежно від параметрів режиму і витрати течії на вході кондиціонера.

Кондиціонер течії в першу чергу рекомендується у випадках, коли пристрій є статичного типу, тобто коли у вимірювальному блоці пристрою не використовуються рухомі деталі, такі, як в традиційних турбін- них, гвинтових чи мембранних пристроях. Так, якщо вимірювальним блоком є рідинний (газовий) осци- лятор, або якщо в склад вимірювального блоку входять вимірювальний канал і, принаймні, два ультразву- кових перетворювачі, що визначають між ними та, принаймні, на частині вимірювального каналу плече ультразвукового вимірювання, то кондиціонер течії є, як правило, необхідним.

На практиці такі пристрої виявляються дуже чутливими до збурень, які виникають вище за течією в течії плинного середовища (наприклад, через наявність клапана або залому (коліна), таких, як обертальна структура швидкостей, яка поширюється течією і викликає значні помилки у вимірюваннях.

За прототип винаходу, що пропонується, прийнятий спосіб кондиціонування течії плинного середо- вища першої зони, що має вхід в другу зону, розташовану нижче за течією від першої зони, причому спосіб полягає в скеровуванні течії, що надходить з першої зони, в поздовжньому напрямку, збільшенні прохідного перерізу течії, роздрібленні течії на ударній поверхні чітко в поперечному напрямі відносно поздовжнього напряму течії, спрямуванні роздрібленої течії по проходах симетрично відносно поздовжнього напряму течії на визначену відстань від місця роздріблення течії до другої зони без уповільнення, прискоренні течії, при- наймні, на одній ділянці вказаної визначеної відстані, змішуванні течії для отримання кондиціонованої течії плинного середовища в другій зоні (Патент ЕВ 2 690 717, МПКУ: Е15С 1/22, 5.11.1993р..

Прототипом запропонованого винаходу є також кондиціонер течії плинного середовища, симетричний відносно поз- довжньої площини симетрії, що має вхідний та вихідний отвори, і складається з камери, сполученої із вхідним отвором і частково обмеженої ударною поверхнею, повністю розташованою в поперечній площині, на якій відбувається роздріблення течії, при цьо- му ударна поверхня розташована навпроти вхідного отвору, засобів скеровування по проходах роздрібленої течії до самого ви- хідного отвору кондиціонера, в склад яких входять, принаймні, два канали для підведення роздрібленої течії до зони змішування роздрібленої течії, розташованої безпосередньо перед вихідним отвором; причому в склад каналів входить, принаймні, одна збіжна ділянка, яка не уповільнює течію, відстань між вхідним отвором кондиціонера і ударною поверхнею, а також розмір перері- зу, що забезпечується для течії в каналах відносно розміру вхідного отвору кондиціонера, відповідає умові скерування течії плин- ного середовища в поздовжньому напрямку до ударної поверхні і виключення вібрування в камері.

Патент ЕК 2 690 717 описує установку вище за течією від газового (рідинного) осцилятора камери, яка має вхідний отвір для проникнення течії плинного середовища і перепону, розташовану навпроти вхід- ного отвору та профільовану за поздовжнім напрямком течії. Перепона стосовно вхідного отвору є поверх- нею, названою ударною, з поперечними розмірами, меншими за поперечний розмір вхідного отвору, і на якій частина течії, що надходить від вказаного вище отвору, роздріблюється в поперечному напрямку. По- тім роздріблена течія спрямовується в проходи симетрично відносно поздовжнього напрямку руху течії, прискорюється і змішується.

Недолік відомого способу полягає в застосуванні ударної поверхні, конструкція якої не дає змоги здійснювати точне виз- начення об'єму плинного середовища, особливо в ситуації, коли потрібно визначити об'ємну кількість з мінімальною втратою на- пору. Ударна поверхня призводить до значних втрат напору, і характеристики течії в другій зоні, що примикає безпосередньо до вимірювального пристрою, в значній мірі залежать від характеристик течії в першій зоні.

Недолік відомого кондиціонеру виражається в недосконалості узгодження конструктивних розмірів ударної поверхні та вхідного отвору кондиціонеру, внаслідок чого процес визначення об'єму плинного середовища супроводжується значними втра- тами напору, що приводить до одержання хибних результатів вимірювання. Конструкція кондиціонеру не забезпечує збереження умови однорідності характеристик течії плинного середовища на його вході і виході (або першій і другій зоні), що є основною умовою для точного визначення об'єму. Згадані недоліки особливо відчутні у випадках, коли течія, яка надходить із вхідного от- вору, є дуже асиметричною.

В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності способу кондиціонування течії плин- ного середовища шляхом удосконалення операції роздріблення течії, а саме - застосування ударної по- верхні, поперечний розмір якої не перевищує або рівний розміру вхідного отвору кондиціонера, що забезпе- чує чітке симетричне розприділення течії по проходах кондиціонеру на дві рівномірні частини, які після зони змішування характеризуються рівномірним розподілом швидкостей і з тими ж характеристиками, які течія мала на вході кондиціонеру, що обумовлює відтворення характеристик течії на виході кондиціонера, не- залежних від характеристик течії на його вході, з мінімальною втратою напору.

В основу винаходу поставлена також задача підвищення точності вимірювання об'ємної кількості плинного середовища при застосуванні кондиціонеру течії плинного середовища шляхом оснащення його ударною поверхнею, поперечний розмір якої не перевищує або рівний розміру вхідного отвору кондиціо- неру, що забезпечує чітке симетричне розприділення течії по проходах кондиціонеру на дві рівномірні час- тини, які після зони змішування характеризуються рівномірним розподілом швидкостей і з тими ж характе- ристиками, які течія мала на вході кондиціонеру, що обумовлює відтворення характеристик течії на виході кондиціонера, незалежних від характеристик течії на його вході, з мінімальною втратою напору.

Поставлена задача досягається за рахунок того, що в способі кондиціонування течії плинного середо- вища першої зони, що має вхід в другу зону, розташовану нижче за течією від першої зони, причому спосіб полягає в скеровуванні течії, що надходить з першої зони, в поздовжньому напрямку, збільшенні прохідного перерізу течії, роздрібленні течії на ударній поверхні чітко в поперечному напрямі відносно поздовжнього напряму течії, спрямуванні роздрібленої течії по проходах симетрично відносно поздовжнього напряму течії на визначену відстань від місця роздріблення течії до другої зони без уповільнення, прискоренні течії, при- наймні, на одній ділянці вказаної визначеної відстані, змішуванні течії для отримання кондиціонованої течії плинного середовища в другій зоні, згідно винаходу, для роздріблення течії плинного середовища засто- совують ударну поверхню, поперечний розмір якої не перевершує або дорівнює розміру вхідного отвору кондиціонеру.

При цьому течію прискорюють зразу ж за зоною роздріблення, викликають в ній різке збільшення про- хідного перерізу для виникнення явища рециркуляції, а на етапі спрямування роздрібленої течії її спря- мовують в залом, розташований нижче зони роздріблення, причому прискорення течії здійснюють на етапі змішування.

Поставлена задача досягається також за рахунок того, що в кондиціонері течії плинного середовища, симетричному відносно поздовжньої площини симетрії, що має вхідний та вихідний отвори, і складається з камери, сполученої із вхідним отвором і частково обмеженої ударною поверхнею, повністю розташованою в поперечній площині, на якій відбувається роздріблення течії, при цьому ударна поверхня розташована навпроти вхідного отвору, засобів сксеровування по проходах роздрібленої течії до самого вихідного отвору кондиціонера, в склад яких входять, принаймні, два канали для підведення роздрібленої течії до зони змі- шування роздрібленої течії, розташованої безпосередньо перед вихідним отвором, причому в склад каналів входить, принаймні, одна збіжна ділянка, яка не уповільнює течію, відстань між вхідним отвором кондиціо- нера і ударною поверхнею, а також розмір перерізу, що забезпечується для течії в каналах відносно розмі- ру вхідного отвору кондиціонера, відповідає умові скерування течії плинного середовища в поздовжньому напрямку до ударної поверхні і виключення вібрування в камері, згідно винаходу, поперечний розмір удар- ної поверхні не перевершує або дорівнює розміру вхідного отвору.

При цьому відстань між вхідним отвором кондиціонера і ударною поверхнею у чотири рази менша за діаметр вхідного отвору, а мінімальний прохідний переріз каналів не перевищує перерізу вхідного отвору, або, принаймні, дорівнює подвоєному прохідному перерізу вихідного отвору кондиціонера.

Відстань між вхідним і вихідним отвором знаходиться в межах між одно- і п'ятикратним значеннями прохідного діаметра вхідного отвору кондиціонера.

Поперечний розмір кондиціонеру знаходиться між 1,5-5-кратним значеннями прохідного діаметру вхідного отвору кондиціонера, збіжна ділянка безпосередньо сполучена з камерою.

Крім цього, канали мають збіжну ділянку, яка не сполучається безпосередньо з камерою, з постійним прохідним перерізом, розташовану за збіжною ділянкою, причому канали для роздрібленої течії можуть ма- ти, щонайменше, один залом.

Вхідний та вихідний отвори кондиціонера сполучені оболонкою, а перепона розташована посередині оболонки і має фронтальну поверхню, яка утворює, принаймні, частково, ударну поверхню кондиціонера, причому вхідний і вихідний отвори розташовані вздовж прямої лінії.

Оболонка і перепона мають кожна відповідно внутрішню і зовнішню поверхню, які утворюють між со- бою бокові канали навколо перепони, при цьому перепона утворена з центральної основної частини і двох бокових частин, які виставлені чітко в поперечному напрямку відносно поздовжньої площі симетрії від цент- ральної основної частини, а кожна бокова частина з частиною оболонки, розташованою навпроти, являє со- бою перший залом для відповідної частини течії, при цьому збіжна ділянка сполучена безпосередньо з ка- мерою, а залом становить її частину, а кожна бокова частина має форму пелюстки.

Кожна бокова частина, яка відходить від центральної основної частини, має закінчення в формі зов- нішньої опуклої поверхні.

Крім цього зовнішня опукла поверхня кондиціонеру має профіль в формі круга з радіусом, зна- чення якого знаходиться в межах від 0,1- до 3,5-кратного значення діаметра вхідного отвору конди- ціонера, а частина оболонки навпроти зовнішньої опуклої поверхні кожної бокової частини являє со- бою внутрішню увігнуту поверхню, яка має профіль в формі круга з радіусом, значення якого зна- ходиться в межах від 0,3 до 4-кратного значення діаметра вхідного отвору кондиціонера.

Центри радіусів кругів, що відповідають профілю опуклої поверхні та профілю увігнутої поверхні, роз- ташовані на прямій, паралельній поздовжній площині симетрії і перпендикулярно до фронтальної поверхні перепони, та розділені відстанню, що не перевищує розміру діаметра вхідного отвору кондиціонера.

Центральна основна частина кондиціонеру має задню частину, яка з розташованою навпроти части- ною оболонки являє собою другий залом для відповідної частини течії, при цьому задня частина має М-по- дібну форму.

Кондиціонер може мати ромбічну симетрію відносно поздовжнього напряму потоку плинного середо- вища, утворюючу симетричне проходження по каналу потоку плинного середовища відносно поздовжнього напрямку потоку, при цьому в кондиціонері оболонка і перепона мають відповідно внутрішню і зовнішню по- верхню, які утворюють між собою єдиний прохід навколо перепони, принаймні, два елементи розташовані між згаданими поверхнями на відстані від вхідного отвору для розділення частини проходу на два проходи однакового розміру.

У відповідності до винаходу, течія плинного середовища, скерована в поздовжньому напрямку, заз- нає збільшення прохідного перерізу і роздріблюється на ударній поверхні, встановленій чітко перпенди- кулярно до цього напрямку, результатом чого є те, що середня швидкість вказаної вище течії в поздовжньо- му напрямку зменшується до нуля і розкладається на поперечні складові за законом збереження кількості руху.

Згідно винаходу, створюється стаціонарний розподіл роздрібленої течії з метою недопущення будь-я- кої вібрації течії. Таким чином, роздріблення дозволяє зруйнувати турбулентні структури, наявні в течії, і взагалі дозволяє контролювати кількість руху течії. Потім роздріблена течія скеровується в проходи симет- рично відносно поздовжнього напряму течії на визначену відстань від місця роздріблення до другої зони.

Принаймні, на одній ділянці цієї визначеної відстані течія прискорюється симетрично відносно того поз- довжнього напряму, який течія мала перед її роздрібленням, для того, щоб отримати найбільш однорідний розподіл швидкостей у вказаній вище частині течії.

Особливо важливим є те, що роздріблена течія скеровується в проходи без уповільнення. Таке уповільнення може, наприклад, виникати при збільшенні прохідного перерізу або за наявності перепони на шляху вказаної вище течії.

Дійсно, таке уповільнення викликало б втрату напору і змінило б розподіл швидкостей в тій частині течії, яка знижувала ефективність кондиціонування плинного середовища. Потім роздріблена і прискорена течія проникає в зону, розташовану безпосередньо перед (за напрямком течії) другою зоною і призначення якої полягає у змішуванні вказаної вище роздрібленої течії. Ця зона дозволяє відрегулювати рівень локаль- них завихрень і середню швидкість кожної частини течії згідно з наперед встановленими значеннями до проникнення кондиціонованої течії у другу зону. Крім того, ще дуже важливо, щоб течія при змішуванні не уповільнювалась.

У відповідності до однієї ознаки способу, кожну частину течії можна прискорити зразу ж за зоною роздріблення, на ділянці відстані, призначеній для етапу скеровування по каналах, або на усій відстані.

У відповідності до іншої ознаки способу, течія плинного середовища, скерована в повздовжньому напрямку, зазнає різкого збільшення прохідного перерізу, в результаті чого виникає явище рециркуляції те- чії плинного середовища внаслідок збільшення прохідного перерізу, зразу ж за зоною роздріблення.

Це явище рециркуляції відбирає частину кількості руху течії плинного середовища перед його розд- рібленням на ударній поверхні, сприяючи таким чином контрольованому перетворенню динаміки течії на її периферії. Крім того, доцільно одночасно прискорити кожну частину течії в пов'язанні з цим явищем рецир- куляції течії.

Якщо це спровокує явище рециркуляції течії плинного середовища внаслідок збільшення прохідного перерізу, то одночасне прискорення кожної частини течії в пов'язанні з цим явищем рециркуляції дозволяє стабілізувати вказане вище явище.

Протягом етапу розподілу по проходах передбачається пропускати кожну частину течії через залом (коліно), розташований нижче (за течією) зони роздріблення. Усі частини течії, що проходять через заломи (коліна), також можуть бути прискорені одночасно.

Можна також підвищити ефективність кондиціонування, прискорюючи течію плинного середовища протягом етапу змішування.

Ціль кондиціонування течії, у відповідності до винаходу, полягає в наданні течії, яка надходить в дру- гу зону, характеристик, незалежних від характеристик течії в першій зоні.

Запропонований кондиціонер дозволяє руйнувати турбулентні структури і позбуватись неодноріднос- тей, які виникають в розподілі швидкостей течії.

Оскільки кондиціонер течії, у відповідності до винаходу, симетричний відносно поздовжньої площини симетрії і, через наявність зони змішування, усі складові частини течії зазнають приблизно однакових втрат напору і, таким чином, розподіляються майже порівну в кожному проході, що сприяє досягненню однакового розподілу швидкостей в кожній частині течії. Крім того, кондиціонер течії, у відповідності до винаходу, є вуз- лом втрати напору, контрольованої і незначної у порівнянні з кондиціонерами попередніх типів.

Враховуючи той факт, що канали, в склад яких входить, принаймні, одна збіжна ділянка, яка не уповільнює течію до виходу з кондиціонеру, тобто це означає, що роздріблена течія прискорюється, принаймні, на частині шляху через вказані канали, то це дозволяє досягнути розподілу швидкостей в течії, який далі, вниз за течією, стає однорідним. Той факт, що течія прискорюватиметься, підвищує з одного боку його ефективність, а з іншого боку - його компактність. Можна також передбачити, що течія неперервно прискорюватиметься по всій довжині каналів.

Згідно з ознаками винаходу, збіжна ділянка може бути безпосередньо сполучена з камерою, в яку надходить течія, надаючи таким чином можливість збільшувати швидкість роздрібленої течії зразу ж після її роздріблення.

В склад каналів входить ділянка з постійним прохідним перерізом, розташована за (у напрямку течії) збіжною ділянкою, яка служить для скеровування кожної частини течії до виходу з кондиціонера.

Згідно з іншою ознакою винаходу, в склад каналів кондиціонера течії входить збіжна ділянка, яка не сполучається безпосередньо з камерою. Ця збіжна ділянка може також додаватись до ділянки, яка безпо- середньо сполучається з камерою, щоб краще розподілити ту зону каналу, в якій частини течії приско- рюються.

Канали для роздрібленої течії мають, принаймні, один залом (коліно), потрібний в першу чергу для того, щоб скерувати відповідну частину течії до виходу з кондиціонера. Доцільно передбачити цей залом (коліно) саме на збіжній ділянці, щоб підвищити компактність кондиціонера течії у відповідності до винахо- ду. Канали можуть, наприклад, мати два заломи (коліна) з протилежними напрямками увігнутостей, і навіть більше двох заломів (колін). Конфігурація з двома послідовними заломами (колінами) забезпечує менші га- баритні розміри, ніж з одним заломом (коліном).

Доцільно було б передбачити, щоб камера забезпечувала можливість течії плинного середовища, що надходить з вхідного отвору, різко збільшувати прохідний переріз, в результаті чого виникатиме явище ре- циркуляції течії плинного середовища як наслідок вказаного вище збільшення прохідного перерізу, як це вже було пояснено вище. Ця характеристика підвищує ефективність кондиціонера у відповідності до цього винаходу.

Поперечний розмір кондиціонера знаходиться між 1,5- і 5-тикратним значенням прохідного діаметра вхідного отвору кондиціонера. Цей розмір дозволяє стабілізувати явище рециркуляції течії, який виникає внаслідок різкого збільшення прохідного перерізу.

Кондиціонер у відповідності до цього винаходу може однаково успішно застосовуватись як для газу, так і для води, і навіть для таких рідин, як, наприклад, пальне для автомобільного транспорту.

Кондиціонер застосовується разом з пристроєм для визначення об'ємної кількості плинного середо- вища в течії, в склад якого входять вимірювальний блок, причому кондиціонер встановлюється вище ви- мірювального блоку відносно напрямку течії плинного середовища. Вимірювальний блок розташовується на одній лінії з кондиціонером течії.

Згідно з конкретними ознаками пристрою вимірювальний блок є рідинним (газовим) осцилятором, в склад вимірювального блоку входять, принаймні, один вимірювальний канал з поперечним перерізом у формі паралелепіпеда і, принаймні, два ультразвукових перетворювачі, які визначають між собою та, при- наймні, на частині вимірювального каналу плече ультразвукового вимірювання.

Інші ознаки та переваги будуть пояснені в наведеному нижче описі, який є необмежувальним прикла- дом, з посиланням на долучені креслення, на яких: - фіг. 1 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії згідно з першим варіантом виконання винахо- ду, - фіг. 2 - схематичне зображення в перспективі кондиціонера течії, наведеного на фіг. 1, який розта- шовується перед (за течією) рідинним (газовим) осцилятором попереднього виконання, - фіг. З - схематичне зображення в перспективі кондиціонера течії згідно з першим варіантом виконан- ня винаходу, наведеним на фіг. 1 і 2, - на фіг. 4 - показано роботу кондиціонера течії, зображеного на фіг. 1, - фіг. 5 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії згідно з другим варіантом виконання винахо- ду, наведеним на фіг. 1 і 2, - фіг. 6 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії згідно з третім варіантом виконання винаходу, наведеним на фіг. 1 і2, - фіг. 7 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії згідно з четвертим варіантом виконання ви- находу, наведеним на фіг. 1 і 2, - фіг. 8 - схематичний вигляд в перерізі за розрізом А кондиціонера течії, наведеного на фіг.7, - фіг. 9 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії згідно з другим варіантом виконання винахо- ду, - фіг. 10 - схематичний вигляд в перерізі за розрізом в кондиціонера течії, наведеного на фіг. 9, - фіг. 11 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії, представленого на фіг. 1, на якому вказано розподіл поля швидкостей течії, якщо вказана вище течія на вході вказаного вище кондиціонера має про- філь однорідного розподілу швидкостей, - фіг. 12 - схематичний вигляд зверху кондиціонера течії, представленого на фіг. 1, на якому вказано розподіл поля швидкостей течії, якщо вказана вище течія на вході вказаного вище кондиціонера має про- філь неоднорідного розподілу швидкостей, - фіг. 13 показує дві калібрувальні криві (хХ, я отримані на підставі даних, отриманих від газового лічильника, в склад якого входить рідинний (га- зовий) осцилятор, такий, як наведений на фіг. 2, без кондиціонера течії згідно з цим винаходом; ці криві от- римані відповідно для течій з профілями, представленими відповідно на фіг. 11 і 12, - фіг. 14 показує дві калібрувальні криві (х, я отримані на підставі даних, отриманих від газового лічильника, в склад якого входить рідинний (га- зовий) осцилятор, такий, як наведений на фіг. 2, з кондиціонером течії згідно з цим винаходом, і для про- філів течії, представлених відповідно на фіг. 11 і 12.

Як показано на фіг. 1 і 2, згідно з першим варіантом виконання цього винаходу, конструкція кондиціо- неру 1 течії плинного середовища передбачає наявність вхідного отвору 2 і вихідного отвору З для вказаної вище течії. Вихідний отвір З кондиціонера 1 сполучений нижче за течією з пристроєм для визначення об'єм- ної кількості плинного середовища, в склад якого входять вимірювальний блок 4, який сконструйований в вигляді рідинного (газового) осцилятора, такого, як, наприклад, описаний в французькій заявці на патент Мо 9205301.

Вхідний отвір 2 і вихідний отвір З з одного боку, знаходяться в одній площині Р, яка одночасно є поз- довжньою площиною симетрії для кондиціонера течії і, з іншого боку, їх осі скеровані вздовж горизонталь- ного напрямку течії, який визначається напрямком, що його надає течії вхідний отвір і який завжди лежить у площині Р. Вхідний отвір 2 має прохідний переріз, який надає течії осесиметричні характеристики і її форма стає, наприклад, круговою, такою, як показано на фіг. 2.

Можна також передбачити вхідний отвір, прохідний переріз якого надає течії двомірний характер і форму, наприклад, прямокутну. Вихідний отвір З - це щілина прямокутної форми, прохідний переріз якої має прямокутну форму, він надає течії двомірний характер.

Рідинний (газовий) осцилятор також симетричний відносно площини симетрії Р, що дозволяє зберег- ти характеристики течії плинного середовища, кондиціонованої без виникнення додаткових збурень, таких,

як збурення, спричинені зломом, розташованим між вхідним отвором кондиціонера і рідинним (газовим) кондиціонером.

Кондиціонер 1 має також оболонку 5, яка сполучає вхідний отвір 2 і вихідний отвір 3, а також пе- репону 6, розташовану посередині оболонки між вхідним та вихідним отворами. Камера 7, сполучена з вхідним отвором 2, передбачена в оболонці 5 для приймання течії плинного середовища, що виходить з вхідного отвору. Перепона 6 утворюється з центральної основної частини 8, яка має ударну (фрон- тальну) поверхню 9, перпендикулярну до поздовжньої площини симетрії Р і розташовану навпроти вхідного отвору 2 в поперечній площині Р11.

У варіанті виконання, показаному на фіг. 1 і 2, ударна поверхня 9 перепони 6 перпендикулярна поз- довжньому напрямку течії, визначеному вхідним отвором 2. Ця ударна поверхня 9 - плоска, але слід відмі- тити, що вказана вище поверхня може бути, наприклад, трохи опуклою або увігнутою, що не справлятиме впливу на ефективність кондиціонера течії 1.

Камера 7 визначається між вхідним отвором 2 і ударною поверхнею 9 перепони 6. Так само, як по- казано на фіг. 2, оболонка 5 має внутрішню поверхню 10, а перепона 6 має зовнішню поверхню 11, ці дві поверхні утворюють між собою два симетричних проходи 12, 13 навколо перепони і становлять сполучення камери 7 з вихідним отвором 3. Слід відмітити, що перепона 6 не є необхідною для виконання цього ви- находу. Дійсно, як показано на фіг. 3, цілком можна передбачати лише два проходи, ідентичних проходам 12 ї 13 на фіг. 1 і 2, від вхідного отвору 2 до вихідного отвору 3, з вилученням перепони між вказаними про- ходами. фіг. З показує схематичне перспективне зображення під тим самим кутом нахилу, що й використа- ний для фіг. 2, вигляду ззовні такого кондиціонера течії, в якому перепону між проходами замінено порож- ниною 15.

Так само, як показано на фіг. 1 і 2, перепона також утворюється двома боковими частинами 16 і 17, кожна з яких має форму пелюстки, яка простягається від центральної основної частини чітко в поперечному напрямку відносно площини симетрії Р. Кожна пелюстка має форму, яка трохи розширюється від централь- ної основної частини з опуклим закінченням, наприклад, в формі кругової зовнішньої поверхні. Кожна бо- кова частина 16, 17 в формі пелюстки перепони 6 визначає з розташованою навпроти частиною оболонки 5 перший залом 18, 19 для течії, увігнутість якого спрямована до площі симетрії Р. Кожне опукле закінчення кругової форми кожної з бокових частин 16, 17 в формі пелюстки має радіус ВІ, значення якого знаходить- ся між 0,1 і 3,5-кратним значенням діаметра вхідного отвору 2 кондиціонера 1 і, наприклад, дорівнює 0,45 значенню діаметра вхідного отвору (фіг. 1). Частина внутрішньої поверхні 10 оболонки 5, яка утворює увіг- нуту частину першого залому 18, 19, має кругову форму з радіусом Н2, значення якого знаходиться між О,3 і 4-кратним значенням діаметра вхідного отвору 2 кондиціонера 1 і, наприклад, дорівнює 0,35 значення діа- метра вхідного отвору.

Вказані кола мають центри відповідно в точках 01 і 02, розташованих на одній прямій, що знаходить- ся в площині, паралельній площині симетрії Р, і в площині з фіг. 1. Відстань між цими двома центрами доз- воляє вибрати бажаний градус збіжності для першого залому 18,19. Відстань між точками 01 і 02 менше одного діаметра вхідного отвору 2 кондиціонера і, наприклад, дорівнює 0,05 значення цього діаметра. Слід відмітити, що ці два центри - 01 і 02 - можуть співпадати.

Центральна основна частина 8 перепони 6 має задню частину 20, яка разом із розташованою навпро- ти неї частиною оболонки 5 визначає другий залом 21, 22 для течії, увігнутість якого скерована в зворотно- му відносно першого залому 18,19 напрямку. Задня частина 20 центральної основної частини 8 перепони б має, наприклад, М-подібну форму, вістря якої розташоване навпроти вихідного отвору З кондиціонера течії.

Кожен прохід 12, 13 має відрізок для течії, який знижується від входу у прохід до вихідного отвору кон- диціонера течії, що означає, що течія, долаючи кожен із проходів 12,13, прискорюється, принаймні, на час- тині вказаного проходу.

Як показано на фіг. 1, кожен прохід 12, 13 має збіжну ділянку 23, 24, яка сполучається безпосередньо з камерою 7, і на якій знаходиться перший залом 18,19; збіжність значніша на вході проходу, ніж у заломі.

На виході з першого залому 18,19 у кожного проходу є ділянка 25, 26 з постійним прохідним перері- зом, розташована між збіжною ділянкою 23, 24 та зоною змішування 27, яка розташована безпосередньо перед (вище за течією) виходом З з кондиціонера, для того, щоб забезпечити сполучення двох проходів 12, 13. Ця ділянка 23, 24 має на початку прямокутну форму, перпендикулярну до поздовжньої площини симет- рії Р, і постійний прохідний переріз, а далі ділянка утворює другий різкий залом 21, 22 і набирає прямокутної форми з постійним прохідним перерізом у напрямку вказаної вище площини Р до зони змішування 27.

Належить вибирати мінімальний прохідний переріз кожного проходу, який, принаймні, дорівнював би прохідному перерізу вихідного отвору З кондиціонера і, наприклад, дорівнював 1,5-кратному значенню про- хідного перерізу. Дійсно, це дозволить використати збіжність течії, достатню для отримання розподілу швидкостей на виході кондиціонера з максимально можливою однорідністю.

У відповідності до другого варіанту виконання, показаного на фіг. 5, де було змінено лише позначення проходів, можна передбачати в кондиціонері лише один залом 18, 19, розширення якого менше 180", і та- ким чином, остання ділянка 28, 29 кожного проходу 30, 31 набирає прямокутної форми до зони змішування 27.

Фіг. 6 показує третій варіант виконання кондиціонера, де було змінено лише позначення проходів, і в якому в кожному проході є збіжна ділянка, яка не сполучена безпосередньо з камерою 7. На цьому креслен- ні в кожному проході 32, 33 є перша прямокутна ділянка 34, 35, перпендикулярна до поздовжньої площини симетрії Р, яка розташовується від камери 7 до першого залому 18,19. Друга збіжна ділянка 36, 37 по- чинається від входу залому 18, 19 і закінчується на виході з нього. Третя і четверта ділянка 38, 39 кожного проходу 32, 33 зберігає таку саму загальну форму, як і друга ділянка 25, 26, вже описана при поясненні фіг.

У той же час в цьому варіанті розміри прохідних ділянок кожного проходу повинні бути меншими, ніж відповідні розміри кондиціонера течії, показаного на фіг. 1, для того, щоб кондиціонер зберігав свою ефек- тивність. Однак, втрата напору, що виникає за цим варіантом виконання, буде трохи більша, ніжу кондиціо- нера течії, показаного на фіг. 1.

У відповідності до іншого варіанту виконання, показаного на фіг. 1, але який не показано на інших ри- сунках, у кожного проходу є прохідна ділянка, яка неперервно знижується по всій своїй довжині. За такої конфігурації збіжність проходу на його вході, тобто зразу ж за камерою 7 (нижче за течією) проявляє себе не так чітко, як вказано з фіг. 1.

У відповідності до ще одного варіанту виконання, не показаного на кресленнях, перший залом 18, 19 не має збіжної форми, зона збіжності може розташовуватись або між камерою 7 і першим заломом, або між цим першим зламом і виходом з кондиціонера, або в обох цих місцях одночасно. Для того, щоб течія плин- ного середовища мала поздовжній напрямок від вхідного отвору кондиціонера до ударної поверхні, і не віб- рувала в камері 7, потрібно відповідним чином вибрати відстань між вхідним отвором 2 кондиціонера 1 і ударною поверхнею 9, а також розмір відрізка проходу для кожного з проходів 12, 13 відносно розміру вхо- ду.

Таким чином, фірма-Заявниця помітила, що, за вибору відстані, визначеної вище, у чотири рази мен- шою за діаметр вхідного отвору і найменшого прохідного перерізу кожного проходу, меншим за половину перерізу вхідного отвору, кондиціонер є особливо ефективним. Однак, слід відмітити, що можна виконати кондиціонер течії, приймаючи відстань більшою, ніж вказана вище, за умови вибору мінімального прохідно- го перерізу кожного проходу суворо меншим половини вхідного перерізу. І, навпаки, якщо приймають най- менший прохідний переріз кожного проходу більшим за половину перерізу вхідного отвору, то треба підби- рати відстань між вхідним отвором і ударною поверхнею, яка повинна бути в чотири рази меншою від діа- метру вхідного отвору 2. Наприклад, відстань між вхідним отвором 2 кондиціонера і ударною поверхнею 9 дорівнює 0,65 діаметра вхідного отвору, а найменший прохідний переріз кожного проходу дорівнює 0,3 роз- міру перерізу вхідного отвору.

Як показано на фіг. 1, поперечний розмір ударної поверхні 9 дорівнює діаметру вхідного отвору кон- диціонера течії, але цей розмір може також бути більшим за вказаний вище діаметр, і це не зашкодить ефективності кондиціонера.

Поперечний розмір кондиціонера, такий, як вказано з посиланням на фіг. 1 і 2, становить від 1,5- до 5-тикратного значення діаметра проходу вхідного отвору 2 і, наприклад, дорівнює 3,65 цього діамет- ра. Розмір між вхідним отвором 2 і вихідним отвором З кондиціонера, який ще називається поздовжнім розміром, становить від 1- до 5-кратного значення діаметра проходу вхідного отвору 2 і, наприклад, дорівнює 1,75 цього діаметра. Таким чином, завдяки розмірам кондиціонера у відповідності до цього винаходу, забезпечується зменшення його габаритів, що дозволяє легко встановлювати його між дво- ма з'єднувальними елементами каналу для плинного середовища.

Робота кондиціонера течії у відповідності до цього винаходу нижче буде описана з посиланнями на фіг. 4.

Течія плинного середовища проникає в камеру 7 в поздовжньому напрямку, зазнаючи різкого збіль- шення прохідного перерізу, що породжує явище симетричної рециркуляції, поміченої літерами А, В з одного і другого боку від вхідного отвору 2, на кожній із збіжних ділянок 23, 24 проходів 12, 13. Потім течія плинного середовища наштовхується на ударну поверхню 9 перпендикулярно до неї і роздріблюється на цій ударній поверхні, перетворюючи поздовжній напрямок середньої швидкості течії на поперечні складові. За законом збереження кількості руху таким чином роздріблена течія зразу ж розподілиться в усіх поперечних напрям- ках, які їй будуть надані, із руйнацією усієї тієї структури течії, яка була на вході в кондиціонер.

У відповідності до конфігурації і розмірів кондиціонера течії створюється стаціонарний розподіл розд- рібленої течії, який не допускає ніяких коливань (вібрацій) течії в камері 7.

Дві частини течії, кожна з яких скеровується чітко симетрично по одній із збіжних ділянок 23, 24 відпо- відно проходів 12, 13, стикаються з відповідною рециркуляцією течії А, В. Збіжні ділянки мають призначен- ня, з одного боку, стабілізувати рециркуляцію течії, і, з іншого боку, зробити однорідним поле швидкостей течії плинного середовища. Однак, хороші результати можуть бути отримані і без цього явища рецирку- ляції, яке виникає лише тоді, коли зміна вхідного перерізу у напрямку течії відбувається шляхом різкого зростання (кут перевищує 7"). Кожна частина течії скеровується у перший залом 18 або 19, а потім - у зону змішування 27, через ділянку 25 або 26 з постійним прохідним перерізом відповідного проходу 12 чи 13. Зо- на змішування 27 має досить малі розміри для прискорення течії та поліпшення таким чином однорідності на виході З кондиціонера течії 1. Таким чином, характеристики течії на виході кондиціонера 1 не залежать від характеристик течії на вході 2.

Кондиціонер, у відповідності до цього винаходу, може також мати форму варіанта, показаного на фіг. 7 і 8, де лише зміненим елементам присвоєні нові (стосовно фіг. 1 і 2) позначення. На фіг. 7 і 8 порожнина (вхідний отвір) 15 і вихідний отвір З зміщені на 90" в поздовжній площині симетрії Р. У відповідності до цього варіанта, який трохи відрізняється від варіанта виконання, описаного з посиланням на фіг. 1 і 2, порожнина (вхідний отвір) 15 кондиціонера течії визначає поздовжній напрямок для течії, що надходить в камеру 7 оболонки 5, паралельний напрямку, що визначається ударною поверхнею 9 перепони 6. У цій конфігурації течія плинного середовища, проникаючи в камеру 7, наштовхується на ударну поверхню 40, розташовану навпроти порожнини (вхідного отвору) 15, перпендикулярно ударній поверхні 9 перепони 6, яка частково обмежує камеру. Робота цього варіанта ідентична описаному вище.

На фіг. 7 і 8 порожнина (вхідний отвір) 15 має осесиметричну форму і є, наприклад, круговим, у той час як вихідний отвір З - це щілина, яка надає течії двомірний характер.

Перший варіант виконання (фіг. 1 і 2) кондиціонера течії відповідно до цього винаходу може також застосовуватись перед (за течією) пристроєм для визначення об'ємної кількості плинного середовища, в ск- лад якого входить блок ультразвукового вимірювання. Такий вимірювальний блок має у своєму складі ви- мірювальний канал з поперечним перерізом форми паралелепіпеда, наприклад, прямокутним, вихідний от- вір в формі щілини кондиціонера, що відповідає входу в цей канал.

Два ультразвукові перетворювачі встановлюються на одну із перегородок вимірювального каналу або на дві протилежні перегородки цього каналу, так, щоб визначити між ними і, принаймні, на частині вимірю- вального каналу плече ультразвукового вимірювання. В міжнародній заявці на патент У/О9109282 на- водиться опис цього типу пристрою з блоком ультразвукового вимірювання.

Згідно з другим варіантом виконання кондиціонера течії у відповідності до цього винаходу і представ- леним на фіг. 9 і 10, вхідний отвір 41 і вихідний отвір 42 кондиціонера течії 43 розташовані вздовж однієї лі- нії горизонтального напрямку течії, який визначається напрямком, що його вхідний отвір надає течії. Вхід- ний отвір 41 і вихідний отвір 42 мають осесиметричну форму, наприклад, кругову. Аналогічно тому, що було описано з посиланням на фіг. 1 і 2, в склад кондиціонера течії 43 входить оболонка 44, яка сполучає вхідний отвір 41 і вихідний отвір 42, а також перепона 45, яка розташована посередині оболонки і має фронтальну поверхню 46, що утворює, принаймні, частково, ударну поверхню кондиціонера. Камера 47, сполучена з вхідним отвором 41 кондиціонера, передбачена в оболонці 44 для приймання течії плинного середовища, що надходить в горизонтальному напрямку.

Перепона 45 утворена центральною основною частиною, що має ударну поверхню 46, перпенди- кулярну поздовжній площині симетрії Р і розташовану навпроти вхідного отвору 41 в поперечній пло- щині Р. Камера 47 визначається між вхідним отвором 41 і ударною поверхнею 46 перепони 45.

У варіанті виконання, показаному на фіг. 9 і 10, ударна поверхня 46 перепони 45 перпендикулярна поздовжньому напрямку течії, який визначається вхідним отвором 41. У відповідності до цього другого ва- ріанту виконання кондиціонер течії має симетрію обертання відносно поздовжнього напрямку течії плинного середовища. Оболонка 44 і перепона 45 мають, кожна відповідно, внутрішню поверхню 48 і зовнішню по- верхню 49, які утворюють між собою єдиний прохід навколо перепони.

Аналогічно показаним на фіг. 9 і 10, два елементи 50 і 51 встановлюються непорушно між внутрішн- ьою поверхнею 48 оболонки 44 і зовнішньою поверхнею 49 перепони 45 таким чином, щоб розділити на частині своєї довжини єдиний прохід на два проходи 52, 53 з однаковими розмірами і довжиною, що дорів- нює довжині вказаних вище елементів. Ці елементи 50, 51 можуть набувати, наприклад, форми плоских пластин, настільки тонких, наскільки це можливо, щоб не збурювати течію, і найбільша поверхня яких роз- ташовується паралельно течії.

Можна задати для елементів 50, 51 бажані довжину і розташування між двома поверхнями 48 і 49, але, однак, не треба встановлювати їх зразу ж за камерою 47 (у напрямку течії). Дійсно, течія, роздріблена на ударній поверхні 46, повинна розподілитись явно однаковим чином на вищій (за течією) спільній ділянці проходу 54 в усіх поперечних напрямках, які можуть виникнути на достатній довжині перед скеровуванням у проходи - це для того, щоб не допустити розповсюдження турбулентних структур нижче (у напрямку течії) кондиціонера. Можна також розглядати можливість установки більше, ніж двох елементів між внутрішньою поверхнею 48 оболонки 44 і зовнішньою 49 перепони 45 таким чином, щоб утворилось більше двох про- ходів з одними й тими ж розмірами.

Як показують фіг. 9 і 10, перепона 45 також утворюється однією зовнішньою частиною 55, яка має, наприклад, форму коміра, який оточує центральну основну частину.

Доцільно було б, якщо зовнішня частина 55 визначатиме з розташованою навпроти частиною оболон- ки 44 перший залом 56 для роздрібленої течії, так, що збіжна ділянка сполучалась безпосередньо з ка- мерою 47, і залом становив її частину. Елементи в формі пластин 50 і 51 розташовуються, наприклад, в першому заломі 56 нижче (за течією) спільної ділянки проходу 54.

Центральна основна частина перепони 45 має задню ділянку, яка з розташованою навпроти части- ною оболонки 44 визначає другий залом 57 для роздрібленої течії. Задня частина перепони 45 може мати, наприклад, форму конуса, вістря якого розташовується навпроти вихідного отвору 42 кондиціонера 43. За винятком того, що проходи для роздрібленої течії не визначаються зразу ж за камерою 47 після роздріблен- ня течії горизонтального напрямку, а лише на деякій відстані, яку роздріблена течія проходить по спільній ділянці проходу 54, спосіб кондиціонування течії у відповідності до цього винаходу не відрізняється від спо- собу, описаного вище.

Після того, як роздріблена течія була скерована на вищу (за течією) спільну ділянку проходу 54 і в проходи 52, 53, визначені елементами в формі пластин 50, 51, течія знову з'єднується на нижчій (за течією) спільній ділянці проходу 58, яка відіграє роль зони змішування і прохідний переріз якої, наприклад, не- перервно зменшується до самого вихідного отвору 42.

Варто відмітити, що довжина елементів 50, 51 в формі пластин може бути більшою, ніж вказана на фіг. 9, а також можна зменшити спільну ділянку проходу 58 до зони невеликих розмірів, такої, як описано з посиланнями на фіг. 1 і 2 та показано під позначкою 27.

Така конфігурація руху по колу особливо добре пристосована до пристрою визначення об'ємної кіль- кості плинного середовища, в склад якого входить блок ультразвукового вимірювання, виконаний в формі каналу з поперечним перерізом осесиметричної форми.

Вимірювальний канал оснащено двома ультразвуковими перетворювачами, розташованими один навпроти другого на двох протилежних кінцях каналу, один із перетворювачів може, наприклад, бути вмон-

тований на задній частині перепони 45 кондиціонера, для того, щоб не збурювати течію після того, як вона була кондиціонована.

На фіг. 11, 12 показано розподіл поля швидкостей течії в кондиціонері течії, показаному на фіг. 1 2, що відображає ефективність кондиціонера течії. На фіг. 11 течія плинного середовища, що витікає з вхідно- го отвору 2, абсолютно симетрична відносно поздовжньої осі симетрії Р, а кондиціонер течії відтворює на своєму виході З дуже однорідну течію. Течія плинного середовища на вході 2 кондиціонера течії, показаного на фіг. 12, зазнає значних збурень через те, що частина каналу, розташована вище (за течією) входу, була наполовину закупорена для проведення одного з тестів, передбаченого стандартом ОЇМІ. (Міжнародної ор- ганізації законної метрології) 832. Незважаючи на це збурення, яке спричиняє велику неоднорідність в роз- поділі швидкостей течії на вході 2 кондиціонера, течія розподіляється чітко симетрично по проходах 12, 13, і дві частини течії дуже швидко стають все симетричнішими одна відносно одної по мірі їх поширення по їх відповідних проходах.

Після зони змішування 27 відновлена течія має рівномірний розподіл швидкостей і з такими ж характе- ристиками, як течія на виході з кондиціонера на фіг. 11. Таким чином, кондиціонер течії у відповідності до цьо- го винаходу відтворює на своєму виході характеристики течії, які не залежать від характеристик течії на вході кондиціонера.

На фіг. 13 і 14 наведено два графіки, які представляють кожну з двох калібрувальних кривих (ці криві ві- дображають помилку (похибку), допущену при вимірюванні витрати повітря в залежності від величини витра- ти) газового лічильника, в склад якого входить газовий осцилятор, такий, як показаний на фіг. 2, за двома різ- ними профілями течії, вказаними на вході кондиціонера на фіг. 11 і 12.

Крива, помічена знаком (х), отримана для профілю течії, такого, як показаний на вході кондиціонера течії на фіг.11.

Крива, помічена хрестиком (х), отримана для профілю течії, такого, як показаний на вході кондиціо- нера течії на фіг. 12.

Фіг. 13 представляє дві калібрувальні криві, отримані без кондиціонера течії, тоді як на фіг. 14 показа- ні криві, отримані з кондиціонером течії, показаним на фіг. 1 і 2.

Порівняння цих двох графіків дозволяє констатувати, З одного боку, вплив профілю швидкостей течії на вході рідинного (газового) осцилятора на вимірювання, здійснене рідинним (газовим) осцилятором, якщо кондиціонер те- чії, у відповідності до цього винаходу, не вста- новлений вище за течією, і, Кк! іншого боку, що присутність цього кондиціонера течії перед (ви- ще за течією) рідинним (газовим) осцилято- ром робить його нечутливим до збурень, які привносяться течією на ділянку перед кондиціонером.

17 г. мл 26 : щи ак як ше пря --ї і е

ЖИ

16 І, 18.11

Фіг 1 о Й ФІ і пра Ве

Соредт;

У / рр

Моз

24 і,

Ц, в

Що й ? ї 9 рин З ни

А 25 23 ЩІ 18

Фіг. 4 19 17 З 31 29 9 8 7 20

Кк! пиищи ж нажааиаиани иа т-»ЬШИОК Р 27 2 -- і 30-71. 28 16 18

Фіг. 5

17 З

ХМ / 33 37 21

РИ 0-39 7 8 20

Д - - 2 л 5 Р й -- 27 2 /7 38 34--- 22 32--- і 36 16 18

Фіг.6 19 17 5 її 13 Ш 22 24 Щ В 9 М 20 реч Ф 2. у -сор и 7 Й - 27 х м 23 Й 25 12 Й 21 16 18

Фіг. 7

І 17

ОВ

9 7 її

З вини 40-14 | Ї т 8 27

Фіг. 8 (Вид в розрізі А)

В з щи 56 51 / А

Ган 48--- ОХ 7 43 46-- - ді 47 щц ій й 1 --429 Р 57 54--- , ав лина 56, 50 с-Х в

Фіг. 9 ла 51 48 52 46 56 49 53 х

БО х 43

Фіг. 10 (Вид в розрізі В)

Ії ше й у п | ї

ОХ ях і | екон ВН ие ОЦ - тт нау -- 1' СД рржнн в з. рай і /

Му с, дЯЄ а В Вся |. і Неко інов неери т тте

Ел І Ї СМ, чоінечанийм: а й --- МК Мк п-

КА Д-Е Щі 0 х Сх рт т-У сети ОХ МИЙКИ

Фіг. 11 на / у ши да сидт Шин пд пт о В шт ва : у /

М пен / у ке а я- щИк / 4

У р.

М ж ваш тА ИЩИНИ пт - 25 ЩО - с ОХ МИ

Фіг. 12 12 т тт т и пи нь Я:

Похибка пиши нини

Іо ! нн ни : нин и ин м и нн в п о п п и пд ення пн Ви В В ПОН пе нн А АННИ 1 10 9) Ім3/год) 100

Фіг. 13

Похибка : : : : рого: : : Н : : (ве) нн ни и НН нн

Я Я БОБ : на: І нн 00000 ИН : НЕ і БОБ рр то аб нин шин мл ж п я п п : : ИН НН НН з : : ЕНН ЕЕ 1 10 О мЗ/годі| 100

Фіг. 14

Тираж 50 екз.

Відкрите акціонерне товариство «Патент»

Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3-72 -89 (03122)2-57- 03