189419. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és mérőelrendezés tömegáram meghatározására
1 . 189419 2 A találmány tárgya eljárás és mérőelrendezés áramló folyadék tömegáramának áramláscsatornában való meghatározására korrelációs méréstechnika segítségével. Ismertek olyan áramlási sebesség, és/vagy tömegáram meghatározására alkalmas eljárások, amelyek során áramló folyadék valamely fizikai jellemzőjének esetleges ingadozásait legalább két, egymástól az áramlási irányban meghatározott távolságban fekvő helyen érzékelik, és korrelációs eljárás céljából elektromos jellé alakítják. Ismertek továbbá az eljárás foganatosítására alkalmas berendezések is. Az eljárás alapja az, hogy az eljárásban sztochasztikusan fellépő meghatározott ingadozás profiljának időbeli eltolódását érzékelik, és meghatározott erősítés után korrelátorba táplálják. Korrelációs méréstechnika alkalmazása az áramlástechnikában nem új. Széles körű gyakorlati elterjedését azonban hosszú időn keresztül a költséges méréstechnika hátráltatta, amely hagyományos kiviteli formájában ráadásul csak lassú folyamatoknál volt alkalmazható. A mikroelektronika elterjedésével a számítástechnika költségei jelentősen csökkentek, és lehetőség nyílt gyors lefolyású folyamatoknál történő alkalmazására úgy, hogy korrelációs méréstechnika áramlástechnikai mennyiségek meghatározásánál az érzékelők által leadott jelek kiértékelési eljárásaként nagy jelentőségre tett szert. Az ismert eljárásokhoz kapcsolódó berendezések, különösen az érzékelők, különböző fizikai jellemző mennyiségekkel dolgoznak. így a 1798182 sz. NSZK-beli közzétételi iratban ismertetett eljárás során a dielektromos állandó változását hasznosítják, a mérőberendezésnek pedig kapacitív mérőátalakítóként kialakított érzékelői vannak. A tömegmérésre ezenkívül sugárzásforrást és detektort alkalmaznak. A 2618064 sz. NSZK-beli közzétételi iratban ismertetett eljárás összehasonlító gáz áramlásba vezetésén, és infravörös sugárzási impulzusok futásidő különbségeinek mérésén alapult. Az infravörös sugárzási impulzusokat sugárzásforrások sugározzák ki, és interferenciaszűrőn keresztül sugárzásérzékelők fogadják. A 2209413 sz. NSZK-beli közzétételi iratban ismertetett eljárás szerint az áramlásban két forróvezeték van elrendezve. Ekkor adott hőmérséklet tartása mellett az energiabevezetés különbsége jelként korrelálható. Az ismert eljárások és berendezések alkalmazása technikailag meghatározott feltételekhez van kötve, és ezért alkalmazási lehetőségük korlátozott, így például optikai eljárások és berendezések olyan esetekben alkalmazhatók, ahol szennyeződések nem léphetnek fel. Radioaktív jelzőszereken alapuló eljárás bizonyos esetekben ugyancsak nem alkalmazható. A hőmérséklet érzékelésen alapuló eljárások és berendezések dinamikai jellemzői gyengék, ezért csak lassú folyamatoknál alkalmazhatók. Kapacitív eljárások alkalmazása tudományos szempontból csak ott megalapozott, ahol az áramlás dielektrikum változásai megfelelően nagyszintűek. Kis kapacitások érzékelése igen magas építőelem- és illesztési ráfordítást igényel. Robbanásveszélyes alkalmazási területeken, mint például a vegyi eljárástechnikában, némely eljárás teljesen alkalmazhatatlan. így például a hőmérsékleti eljárások nem jelentenek megfelelő biztonságot. Nem alkalmazhatók továbbá az anyagjelzésen alapuló eljárások sem. Az ismert eljárások, berendezéseikkel valamely áramló anyagfajtához kötődnek. A kapacitív eljárások például gázban szállított szilárd anyagokra alkalmazhatók, folyadékoknál azonban azonos módon nem felelnek meg. Az optikai eljárások nem alkalmazhatók fényátnemeresztő folyadékoknál, de megfelelőek szennyezett gázok esetében. Az ismert megoldások hiányosságai tehát arra vezethetők vissza, hogy az áramlás tömegáramának és/vagy sebességének mérése indirekt fizikai mennyiségek, mint fény, kapacitás, radioaktivitás, hőmérséklet, vagy törésmutató által történik. Ezen mennyiségek alkalmazása önmagában hordozza az eljárás hiányosságait, és a berendezések szempontjából korlátozó hatásúak. A találmánnyal célunk olyan tömegáram és/vagy áramlási sebesség mérésére alkalmas eljárás, valamint az azt foganatosító berendezés kifejlesztése, amely univerzálisan alkalmazható, és alacsony berendezési és üzemi ráfordítást igényel. A megoldandó feladat lényegében olyan eljárás kifejlesztése volt, amely alapján az áramlás tömegárama, és/vagy sebessége az áramló anyagtól függetlenül, és anyagjelzések nélkül meghatározható. A feladat másik része az ennek megfelelő berendezés kialakítása volt, amely egyszerű felépítésénél és megfelelő működésénél fogva az eljárás által meghatározott követelményeknek megfelel. A kitűzött feladatot a találmány szerint olyan eljárás kifejlesztésével oldottuk meg, amelynek során áramláscsatomában áramló anyagban ismert berendezés segítségével diszkontinuitásokat hozunk létre, amelyeket tömegérzékelők által egymáshoz képest időben eltolt időfüggvényekként érzékelünk. Az áramló anyag valamely fizikai jellemzőjének sztochasztikus ingadozását áramlási irányban egymástól meghatározott távolságban elhelyezett érzékelők által méljük és elektromos jellé alakítjuk, amelyet korrelációs eljárás és további feldolgozás céljából számítógép bemenetére adunk. Az eljárás foganatosítására alkalmas berendezést olyan mérőelrendezésként alakítottuk ki, amelynek az áramló anyag anyagmentes megjelölésére szolgáló berendezése van, és a találmány szerint az érzékelők csatomafalba épített, és/vagy abban elrendezett nyelvként vannak kialakítva, amelynek tágulásérzékeny elektromos mérőátalakító eleme van, továbbá a nyelvek és az áramló folyadék között tömítés van elrendezve. A tömeghatású diszkontinuitások áramló anyagban való létrehozására szolgáló, önmagában ismert berendezés a találmány szerint elektromos, mechanikus, és/vagy akusztikus berendezés. Ennek alkalmazása abban az esetben szükséges, ha az áramló anyagban egyébként diszkontinuitások nincsenek jelen. A találmány szerinti eljárás lényeges jellemzője, hogy az anyagáramlás tömegáramának, és/vagy áramlási sebességének meghatározására nem indirekt fizikai mennyiségeket, hanem magukat a tömegjellemző mennyiségeket használja fel. 5 10 18 20 25 30 35 40 45 5(1 55 60 65 2
