166706. lajstromszámú szabadalom • Áramlásmérő örvénykamrával, valamint keringő érzékelő elemmel
5 166706 6 és a 15. ábra a 14. ábra II—II vonala mentén vett keresztmetszet. A 16. ábra a 14. és 15. ábra szerinti kiviteli alak egy részének nagyított léptékű rajza, amely annak néhány elemét szemlélteti. A 16a—f. ábrák a találmány szerinti vezető hornyok nagyított léptékű keresztmetszetei, amelyek különböző lehetséges példakénti horonyprofil kialakítást szemléltetnek. A 17. és 18. ábrák a találmány szerinti áramlásmérő egy második kiviteli alakját szemléltetik, a 17. ábra a 18. ábra IV—IV vonal mentén vett keresztmetszet, ä 18. ábra a 17. ábra V—V vonala mentén vett metszet. A 19. ábra a találmány szerinti áramlásmérő egy harmadik kiviteli alakjának vázlatos képe függőleges félmetszetben, a metszetet a 20. ábra VI—VI vonala mentén vettük. A 20. ábra a 19. ábra VII—VII vonala mentén vett metszet. A 21. és 22. ábrák a találmány egy negyedik kiviteli alakját szemléltetik vázlatosan, a 21. ábra a 22. ábra VIII—VIII vonala mentén vett metszet, a 22. ábra a 21. ábra IX—IX vonala mentén vett metszet. A 23. ábra a találmány egy ötödik kiviteli alakja függőleges félmetszetben. A 24. ábra a találmány egy megfelelő hatodik kiviteli alakjának metszeti képe. A 25. ábra a találmány hetedik kiviteli alakjának vázlatos vízszintes metszete. A 26. ábra lényegében a 16. ábrának megfelelő részmetszet, amely a találmány szerint kialakított áramlásmérő nyomási jelek segítségével történő áramlási információkeltést szemlélteti. Az 1. és 2. ábrák a találmány szerint kialakított áramlásmérő kamra belső geometriai kialakítását szemléltetik vázlatosan. Az ábrán látható módon a kamrát kívülről olyan 10 fal határolja, amely egy bevezető járat szájának külső 12 oldalától kiindulva spirális alakban körülveszi a kamrát, amelynek középpontját 0-val jelöltük, és a bevezető nyílás belső 14 oldalán végződik. A spirál alakja előnyösen logaritmikus. A 2. ábra szerinti keresztmetszeti képről látható, hogy a kamrát felső és alsó sík 16 és 18 falak határolják. A kamra középső része koncentrikusan elrendezett, tengelyirányban kinyúló 20 kivezetővel van összekapcsolva, és ez a példakénti kiviteli alaknál az alsó 18 falhoz csatlakozik. A kamra áramlási tere tulajdonságainak megfelelően a kamra belső részét bevezető A zónára, érzékelő vagy detektáló B zónára és kivezető C zónára oszthatjuk. A bevezető és az érzékelő zónákat egy olyan képzeletbeli hengeres felület választja el, amely a kivezetővel koncentrikus, és lényegében érintőlegesen helyezkedik el a bevezető járathoz képest annak torkolati belső 14 falánál, és ezt a folyadék közbülső határfelületet az ábrán 22-vel jelöltük. Az érzékelő és kivezető B és C zónákat hasonlóképpen képzeletbeli hengeres felület vagy folyadék határfelület választja el, amely tulajdonképpen a hengeres 20 kivezetőnek a kamrába nyúló képzelt meghosszabbításában van elhelyezve, és ezt a határfelületet az ábrán 24-gyel jelöltük. Az ismertetett kamrakialakítás esetén a keskenyedő, logaritmikus spirál alakú bevezető A zónába áramló közeg rézsútosan kerül az érzékelő B zónába, mégpedig olyan módon, hogy azonos áramlási viszonyok állnak fenn a teljes folyadékáramnál, amint az áthalad a zónák közötti határfelületen, azaz a közeg olyan irányban halad át a 22 határfelületen, hogy a kivezető O középpontjából húzott sugárral a 22 határfelület minden pontja mentén azonos szöget zár be, és sebessége is 5 mindenhol azonos. A közegnek ezenkívül a sík, egymással párhuzamos falú kamrán való átáramlás közben gyakorlatilag nincs axiális irányú áramlási komponense. Az áramlási paraméterek mérésének biztosítása céljából az érzékelő B zónában mozgásészlelő elemet helyezünk 10 el. A találmány alább következő példakénti kiviteli alakjainál az érzékelő B zóna úgy van kialakítva, hogy az átáramló közeg a mozgatható elemet a kamrával koncentrikus körpályán történő mozgásra kényszeríti. A közeg említett egységes beáramlása és az érzékelő 15 B zónában az ezt követő szimmetrikus áramlás a találmány alapvető jellemvonását képezi, és ez képezi az alapját a találmány szerinti áramlásmérővel elért nagymértékben kívánatos mérési linearitásnak is, amelyet az eddig ismert áramlásmérőkkel nem lehetett biztosítani, 20 azaz azt, hogy az érzékelő elem által szolgáltatott kijelzés a gyakorlatban előforduló határokon belül egyenesen arányos a rajta keresztüláramló közeg sebességével vagy térfogatával. A találmány világosabb megértése céljából az érzékelési B zónában történő áramlás és a mérési 25 linearitás közötti kapcsolatot a 3—5. ábrák alapján részletesebben ismertetjük. A 3. ábrán így azt szemléltetjük, hogy az áramló közeg egy olyan folyadékrészecske, amely az érzékelési B zónába annak egy tetszőleges kiválasztott 26 pontjánál 30 lép be, és a sugárral szöget zár be, spirális pályán közeledik a kivezető C zónához, és a kivezető elérése előtt a folyadékrészecske a B zóna körül még több fordulatot tesz. Az érzékelő zónába érkező részecskének C0 belépési sebessége van, amelyet V0 érintőirányú és U 0 sugár-35 irányú komponensre bonthatunk. A részecske útjának egy tetszőlegesen kiválasztott r sugarú 28 pontjánál a részecske sebessége C, és ennek V és U érintő- illetve sugárirányú komponense van. A részecske ez utóbbi U komponens hatására halad keresztül a mérő kamrán, 40 és feltételezve, hogy az adott mérésnél a jellemző méretek, tehát a kamra magassága h, az érzékelő zóna sugara r0 , az áramlási térfogat, azaz a kamrán időegység alatt átáramló közegtérfogat q, akkor a bevezető zóna szimmetriája és az áramlás folytonossága következtében fenn-45 áll a következő összefüggés: q = 211 r0 • h • U0 A folyadékmechanikai összefüggések szerint, az érzé-50 kelő zónába radikálisan befolyó közegnek értékű Reynolds-száma van, amelynél az s érzékelő 55 zónában laminárisán vagy turbulensen áramló közeg tényleges viszkozitása. A közeg áramlását megfelelő és ismert áramlási összefüggésekkel jellemezhetjük az érzékelő és kivezető zónán belül is. A 4. ábra ezen megoldások egyikét szemlélteti több Re érték esetén, amely-60 nél a görbék az érintőirányú V sebességet adják meg a kamra r sugarának függvényében, a V/V0 és r/r0 relatív értékeket dimenzió nélküli referenciapontokként adtuk meg. Megjegyezzük azonban, hogy a különböző görbék különböző q értékeket is reprezentálnak, mivel q fenti 65 összefüggésében írhatjuk, hogy: 3
