188358. lajstromszámú szabadalom • Áramlásmérő
1 • 188 358 2 tömegmérésére, még 100%-nál nagyobb térfogatarányú buborékdugók esetén is. Ezek a tulajdonságok ideálissá teszik többek között gépjárművek pillanatnyi üzemanyagfogyasztás-mérőjeként való alkalmazásra. A találmány további részleteit kiviteli pékján, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti áramlásmérő elvi elrendezése, a 2. ábra az áramlásmérő másik kiviteli alakjának elvi elrendezése, a 3. ábra egy további változat elvi elrendezése, a 4. ábra az áramlásmérő üzemanyag fogyasztásmérőként kialakított kiviteli alakjának metszete, és az 5. ábra a 4. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz tartozó mérőérzékelő elektronika kapcsolási vázlata. Az 1. ábrán bemutatott vázlatból látható, hogy a találmány szerinti áramlásmérő 1 csővezetékbe 2 karimák közé befogott 3 rugalmas membránt tartalmaz, amelynek 4 nyílásába 5 szükítőelem illeszkedik. Az 5 szűkítőelem 6 tartón van rögzítve, a 3 rugalmas membrán pedig 7 rugóval van megtámasztva, elmozdulását pedig egyik, vagy mindkét oldalán elhelyezett 8 érzékelők jelzik. A rajzon a <1>V térfogatáram irányát nyíllal jelöltük. Az áramló közeg a 3 rugalmas membránt elérve ugyanúgy viselkedik, mint a hagyományos mérőperemeknél. Az áramvonalak a 3 rugalmas membrán 4 nyílásánál összesűrűsödnek és a nyílás után örvénylés lép fel. Ennek megfelelően kialakul a 3 rugalmas membrán előtt a nagyobb p, nyomás és mögötte a kisebb p2 nyomás. A pj-p2 = Ap nyomáskülönbség hatására a 3 rugalmas membrán, és ennek megfelelően a 4 nyilás is elmozdul az áramlás irányába. Minthogy azonban az 5 szűkítőelem az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű, a 4 nyílásnak az áramlás irányába történő X mértékű elmozdulása esetén a 4 nyílás A szabad keresztmetszete növekedni fog. Ez természetesen magára a nyomáskülönbségre is visszahat. Az A szabad keresztmetszetnek az X elmozdulás szerinti lineáris működést biztosító függvénykapcsolata a mérőperem analízisével egyszerűen kiszámítható. Ismeretes, hogy a mérőperemekre vonatkozó alapösszefüggés szerint ahol: e - egy korrekciós tényező, ö - a folyadék sűrűsége, A - a nyílás szabad keresztmetszete. Ebből látható, hogy a nyomáskülönbség és a térfogatáram közötti kapcsolat négyzetes, tehát kiértékeléshez kedvezőtlen. A szabad keresztmetszetet célszerű úgy változtatni, hogy a Ap nyomáskülönbség és a d>v térfogatáram kapcsolat között lineáris kapcsolatot nyerjünk. Ez esetben A = c,(/ö; kell legyen. Ha ugyanis A ilyen értékét behelyettesítjük az előző egyenletbe, a nyomáskülönbség és a térfogatáram között lineáris összefüggést kapunk. Ez az A = f,(Ap) és az X = f2(Ap) j összefüggések felhasználásával végezhető. A jelen esetben köralakú 4 nyílás és kúpos jellegű 5 szükítőelem mellett A = C2]/X értékre adódik. Ez azt jelenti, hogy az 5 szükítőelem palástja az ; 1. ábrán bemutatott esetben az egyenes körkúphoz képest kissé homorú felülettel valósítható meg. Ez a gyakorlatban homorú tórusfelületet jelent. Ily módon a 4 nyílás X elmozdulása és a közegáram Ov között lineáris összefüggést kapunk, azaz X = C3Ov ahol a C3 olyan konstans, amely magában foglalja a 3 rugalmas membrán és a 7 rugó karakterisztikáját. A 2. ábrán olyan megoldás látható, ahol az 5 szűkítőelem az áramlás irányára merőleges lapka (tárcsa). Itt a 3 rugalmas membrán 4 nyílása van az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű csőszakaszként kialakítva. A szerkezet működése lényegében megegyezik az 1. ábrán bemutatottéval. A 3. ábrán látható szerkezet 5 szükítőeleme nem a 3 rugalmas membrán 4 nyílásban, hanem annak közelében, az 1 csővezeték zárólapjaként van kialak'tva. Az áramló folyadék az áramlásmérő 9 házába sugárirányú 10 furatokon átjut be és az 5 szűkítőelem, valamint a 3 rugalmas membrán közötti keskeny gyűrűalakú résen folyik át. Ezen rés nagysága változik az áramlás függvényében, a 3 rugalmas membrán elmozdulása következtében. A 3 rugalmas membrán elmozdulása ennél a változatnál nem teljesen lineáris, de azt jól megközelíti. A 4. ábra a találmány szerinti áramlásmérő egy gyakorlati kiviteli alakjának metszete. Ez a kiviteli alak egy gépjármű üzemanyag fogyasztásmérő. A fogyasztásmérő az 1 csővezetékhez kapcsolódik 11 bevezetőcsonkon keresztül. A 3 rugalmas membrán és az 5 szükítőelem a 9a és 9b felekből átló 9 házban van elhelyezve. Az 5 szűkítőelem a 9b félbe erősített 12 kivezetőcsonkban, a 6 tartóval van rögzítve. A 6 tartóba 13 hangolócsavar van becsavarva és ehhez 14 tengelyen át kapcsolódik az 5 szűkítőelem. Az áramlásmérő beállítását, hangolását a 13 hangolócsavar segítségével lehet elvégezni. Az egész berendezés 15 burkolatban van elhelyezve és a 15 burkolaton belül helyezkedik el a 16 mérőelektronika is. A mérési jelet a 16 mérőelektronikától 17 kábel vezeti ki. A 3 membrán elektronikus helyzetérzékelését induktív módon oldottuk meg oly módon, hogy egy induktivitás körüli váltakozó mágneses térre az érzékelendő objektum az elhelyezkedésétől függő, változó hatást gyakorol, s ez visszahat az induktivitásban folyó áramra, vagy a feszültségesésre. 8 érzékelőként két szembekapcsolt tekercset alkalmaztunk a jó linearitás érdekében. A 8 érzékelők között érzékelendő objektumnak: a 3 membránnak a fentiek értelmében mágneses tulajdonsággal kell rendelkeznie. Nagyfrekvenciás mágneses tér esetén elegendő, ha az érzékelendő objektum elektromos vezető, a benne indukáló örvényáramok mintegy pó5 10 15 20 25 30 '35 40 45 50 55 60 65 3
