166706. lajstromszámú szabadalom • Áramlásmérő örvénykamrával, valamint keringő érzékelő elemmel
7 166706 8 q =2llr0 • h • U0 =2llh • Re • s = const • Re Mint az ábrán is látható, eltérések általában csak a görbék r/r0 = 0-tól r/r 0 = 0,3—0,4 értékeinek megfelelő tartományon belül vannak, azaz rendszerint már csak a kivezető C zónán belül. A diagramon az érzékelő B zóna és a kivezető C zóna közötti 24 határfelületnek megfelelő vonalat is feltüntettük. Ha az áramlást az érzékelő zóna egy tetszőleges kiválasztott rx sugarú helyén vizsgáljuk, amelyet a 4. ábrán rj/r0 értéknél 30 vonallal szemléltettünk, és meghúzzuk a tangenciális Vj sebességet (VJ/VQ relatív sebesség alakjában) az Re értékek és ezzel együtt q függvényében, akkor az 5. ábrán feltüntetett görbét kapjuk. Nagyon alacsony Re értékeknél V a /V 0 egy állandó értékig változik, amely körülbelül Re = 6-nál nagyobb értékekhez tart. Ez az Re érték megfelel egy minimális qmin átáramlási térfogatnak, és q minden ennél nagyobb értéke esetén a Vj/V,, arány állandó, azaz Y1 = állandó • V0 • A bevezető zónában a közeg egyenletes eloszlása miatt azonban V0 egyenesen arányos a q átáramlási térfogattal, tehát Vx is egyenesen arányos q-val, tehát: Vj = állandó • q Mivel rx az érzékelési zónán belül tetszőlegesen választott sugár volt, és a fenti gondolatmenet ezen zónán belül bármely sugár esetén is elvégezhető, ebből következik, hogy a V és q közötti lineáris kapcsolat érvényes a teljes érzékelési zónára is. A linearitás hasonlóképpen kifejezhető úgy is, ha q nagyobb mint qmin , a szögnyomaték M = VITJVQTQ állandó, és független az érzékelési zónán belüli áramlási q térfogattól, mivel az rx sugárhoz tartozó relatív szögnyomaték csak állandó szorozva V^Vo-val. A gyakorlati vizsgálatok kimutatták, hogy a találmány szerint kialakított áramlási kamrával rendelkező áramlásmérők linearitása a teljes vizsgált áramlási tartományban nagyon jó. Ebben a vonatkozásban érdekes körülmény a falsúrlódás által kifejtett hatás is. Az ilyen súrlódás eredményeként a 4. ábra szerinti görbék csekély mértékben lefelé tolódnak, és ennek megfelelően az 5. ábra szerinti görbék is valamelyest, az ábrán szaggatott vonallal jelzett módon lejjebb kerülnek. Ez az áramlási kamrák jellegzetes tulajdonsága, a linearitás azonban a falsúrlódások következtében nem csökken. A gyakorlati vizsgálatok azt is kimutatták, hogy szükség esetén az érzékelési zóna hátrányos tulajdonságok keletkezése nélkül a kivezető sugaránál valamivel csekélyebb sugárig is kiterjeszthető. Végül az 5. ábrán feltüntetett összefüggéssel kapcsolatban szeretnénk megjegyezni, hogy a relatív sebesség Vj/Vg-val kifejezett állandó értéke a teljes érzékelési zónában I-nél nagyobb. Ez azt jelenti, hogy előnyös mechanikus folyadékáramlás-erősítést is kapunk, azaz az érzékelő elem, például az érzékelő zónában elhelyezett szabadon mozgó golyó vagy hasonló, lényegesen nagyobb sebességgel fog forogni a zóna körül, mint az áramlásmérőbe be-, illetve kiáramló közeg. Ezt a 3. ábra is szemlélteti, amelyen látható, hogy a folyadékrészecske az érzékelő zónán belül több fordulaton keresztül — a vázolt esetben három — növekvő sebességgel mozog, mielőtt a kivezető zónát eléri. A találmány szerinti elrendezésnél, továbbá a golyó sohasem keresztezi vagy érinti a belövellt közeg útját, és így sérülésnek nincs kitéve. A közeg szabad, akadálytalan, sebességcsökkentő kiugrások vagy az áramlás irányát hirtelen megváltoztató elemek jelenléte nélküli áramlása miatt a különböző zónákban keletkező veszteségek kicsik. Az 1. és 2. ábrákon szemléltetett áramlási kamrát a gyakorlatban a 6. és 7. ábrákon vázlatosan szemlélte-5 tett típusú áramlásmérőkben lehet felhasználni. A 6. és 7. ábrákon feltüntetett áramlásmérőt a 40 nyílnál láthatjuk, és olyan 42 háza van, amelynek lényegében alsó vagy fenék 44 fala és borító vagy felső 46 fala van, a falak egymással párhuzamosan helyezkednek el és egy-10 mástól egy spirális 48 fallal adott távolságra vannak elválasztva. Az alsó, a borító, és oldal 44, 46 és 48 falak együttesen olyan 50 kamrát határoznak meg, amelynek érintőirányú 52 bevezetője és olyan központosán elhelyezett 54 kivezetője van, amely az alsó 44 falba helyez-15 hető. Az 52 bevezető lehet téglalap vagy négyzetes keresztmetszetű, és úgy csatlakozik a spirálalakú kamra falaihoz, hogy nem okoz hirtelen változást annak keresztmetszeti területén, és ezáltal a közeget felesleges veszteségek vagy axiális örvények keletkezése nélkül 20 vezetjük be a kamrába. A fentiekkel összhangban az 50 kamrát feloszthatjuk egy bevezető A zónára, érzékelő B és kivezető C zónára, amelyeknek az O pontban közös középpontjuk van, az első két zóna közötti határt pedig a zónákkal kon-25 centrikusán elhelyezett hengeres 56 felület képezi, amelynek a sugara megfelel az O középpont és a bevezető sugárirányban belső 52" szála közötti távolságnak. Az érzékelő B zónát és a kivezető C zónát elválasztó határ olyan hengeres 58 felületet képez, amely az 54 30 kivezetőnek a kamrába történt képzeletbeli meghosszabbításában helyezkedik el. A bevezető zónát kívülről határoló falat a kamra spirális 48 fala képezi, amely előnyösen logaritmikus spirál alakot vesz fel, és a bevezető sugárirányban külső 35 52' szélétől induló 360°-os szögben körülveszi a kamrát, és a bevezető sugárirányban belső 52" szélénél végződik. A spirálosztási köze így megegyezik a bevezető szélességével. Gyakorlati szempontból, ha az áramlásmérő anyagvastagságát is figyelembevesszük, akkor a bevezető 40 belső szélét valamivel beljebb úgy is elhelyezhetjük, amint azt a 6. ábrán 52'" jellel is szemléltettük, hogy a spirál a kamrát nem veszi körül teljes 360°-os szögben. Mint előzőleg már említettük, a kamra falának logaritmikus spirálban való kiképzése teszi lehetővé a beve-45 zető zóna működéséhez szükséges alapvető feltételt, tehát azt, hogy a közeg az érzékelő B zónába mindenütt egységes sebességgel lép be és belépési iránya lényegében a teljes kerület mentén ugyanolyan szöget zár be az O középpontjából húzott sugárral. Meg kell jegyeznünk 50 azonban, hogy ezt a követelményt a gyakorlatban a logaritmikus spiráltól eltérő egyéb spirális alakkal, például archimedesi spirállal, vagy e két spirál közötti egyéb spirális alakokkal is ki lehet elégíteni. Az érzékelő zónát továbbá a két 44 és 46 fal határolja, amelyek előnyösen 55 egymással párhuzamos síkokban olyan módon helyezkednek el, hogy a közeg, amely a kivezető felé körkörös mozgást végez ezen falak között, ne kapjon axiális irányú mozgáskomponenst. Attól a feltételtől, hogy ezek a falrészek egymással párhuzamos síkokban he-60 lyezkednek el, eltekinthetünk, ha a létrejött tengelyirányú sebességek kicsinyek maradnak az érzékelő B zónában uralkodó sebességkomponensekhez képest, mint például az alábbiakban a 7a. ábra alapján ismertetett kiviteli alaknál. 65 A példakénti kiviteli alaknál az érzékelő elemet 60 4
