183092. lajstromszámú szabadalom • Eljárás áramló fluidumok műszeres mérésére és automatikus szabályozására
1 183 092 2 A találmány tárgya berendezés áramló fluidumok mennyiségének mérésére az áramló fluidum áramlási útjába kapcsolt rotaméter segítségével, ahol a rotaméternek átlátszó falú rotamétercső belsejében elhelyezkedő, nem fényáteresztő anyagú úszója van, amelynek helyzete az áramló fluidum mennyiségével arányos. Mind laboratóriumi, mind pedig ipari méretű berendezések esetében gyakran felmerülő probléma áramló gázok vagy folyadékok mennyiségének mérése, a mért értékek regisztrálása, ezen túlmenően az áramló fluidum mennyiségének szabályozása, illetve állandó értéken tartása. Áramló gázok és folyadékok mennyiségének mérésére igen elterjedtek az úgynevezett rotációs áramlásmérők vagy másnéven rotaméterek. Használatuk és alkalmazásuk egyszerű, kényelmes, olcsó. Számos más egyéb előnyük mellett is igen komoly hátrányuk, hogy a mért mennyiség csak vizuálisan olvasható le. Az áramló fluidum gyakran változó nyomásából eredő mennyiségi változásokat csak manuális beavatkozással lehet korrigálni, továbbá, hogy a mért érték regisztrálására nincs műszeres lehetőség. A folyamatméréshez ezért állandó felügyeletre van szükség. A rotaméter műszeres leolvasását nehezíti az a körülmény, hogy a mérés során a rotaméter forgó úszójának helyzete nem stabil, hanem kis amplitúdójú rezgéseket végez. Az úszó tengelyirányú mérete nagyobb, általában jóval nagyobb a mérések finomságát meghatározó skálaosztásoknál, amelyek alig szélesebbek az úszó által végzett rezgések kiterjedésénél. A műszeres mérést nehezíti az a körülmény, hogy a rotamétercső viszonylag hosszú mérési szakaszán belül bárhol szükség lehet pontos helyzetmérésre. Ismertek már megoldások rotaméteren alapuló műszeres áramlásmérésre. Ezek általában a rotaméterrel szilárdan összeépített mérőegységet alkotnak, nem megbonthatok. Ebből következik, hogy az ilyen műszerek a meglevő, üzemelő rotaméterekhez már nem csatlakoztathatók, és csak korlátozott pontosságú mérőjelet szolgáltató távadóval, végálláskapcsolóval, esetleg regisztrálási lehetőséggel rendelkeznek. A rotaméter úszójának szabad mozgását az ilyen műszereknél egy mechanikusan kapcsolt szerkezet, illetve mágneses vagy elektromos erőtér hatása gátolja, és ez jelentősen megnöveli a rotaméter mérési hibáját. Az ismert optoelektronikai elven működő megoldások speciális áramlástani és optikai kialakítást igényelnek, amit a forgalomban levő rotaméterek nem teljesítenek. A rotamétercsövet általában indukciós vagy elektromágneses tekercs vagy a megoldáshoz tartozó más szerkezet veszi körül, ami vizuális leolvasását nem teszi lehetővé. Az ismert megoldások esetében az említett hibák és hiányosságok általában nem külön-külön, hanem együttesen jelentkeznek. A találmány feladata olyan berendezés létrehozása, amely rotaméterhez kapcsolva lehetővé teszi az áramló fluidum mennyiségének pontos mérését, ugyanakkor a rotaméter vizuális leolvashatóságát nem befolyásolja, széles tartományon belül használható, és amely felhasználható áramlásmennyiség szabályozásához mérőjeladóként. A találmánnyal berendezést hoztunk létre áramló fluidumok mennyiségének mérésére, amely az áramló fluidum áramlási útjába kapcsolt rotamétert tartalmaz, ahol a rotaméternek átlátszó falú rotamétercső belsejében elhelyezkedő, nem fényáteresztő úszója van, amelynek helyzete az áramló fluidum mennyiségével arányos, és a berendezést a találmány szerint az jellemzi, hogy a rotamétercső külső falához vonalszerű fényforrás csatlakozik, amelynek fénye a rotamétercsőnek az úszó hoszszánál nagyobb szakaszát vonalszerűén megvilágítja, a rotamétercső külső falánál a vonalszerű fényforrással diametrikusan átellenes helyzetben több fényérzékelő helyezkedik el, amelyek a rotaméter tengelyére merőleges érzékelési irányúak és egymástól meghatározott tengelyirányú osztásnak megfelelő távolságra vannak elrendezve, ahol ez az osztáshossz kisebb az úszó tengelyirányú kiterjedésénél, a fényérzékelők logikai áramkörhöz csatlakoznak, amely a fényérzékelőktől kapott diszkrét jelkombinációkból az úszó rotaméterbeli helyzetét reprezentáló jelkombinációt állít elő. A berendezés további jellemzője, hogy a vonalszerű fényforrás és a fényérzékelők tartószerkezete rugalmas kengyellel van összekapcsolva, amely a tartószerkezeteket a rotamétercső külsejéhez párhuzamosan szorítja. A rugalmas kengyel segítségével a fényforrásból és a fényérzékelőkből alkotott optikai helyzetérzékelő helyzete a rotamétercső mentén szabadon eltolható, és a mérési szakasz széles mérési tartományon belül bárhová választható. Az optikai helyzetérzékelő szerkezeti hossza ezáltal lényegesen kisebb lehet a rotamétercső teljes mérési tartományánál. A kengyel alkalmazása abból a szempontból is előnyös, hogy az optikai helyzetérzékelő egyszerű kézmozdulattal stabilan felpattintható a rotamétercsőre. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a vonalszerű fényforrás több diszkrét fényforrásból és ezek előtt elhelyezett, a rotamétercső tengelyével párhuzamos tengelyű hengeroptikából áll, és a fényérzékelőket optikai lencsével ellátott fototranzisztorok képezik. A találmány szerinti berendezés előnyösen felhasználható az áramló mennyiség szabályozására, például olymódon, hogy a logikai áramkör kimenetei digitál-analóg átalakítóhoz csatlakoznak, amely az úszó helyzetével arányos analóg feszültségjelet állít elő, ez a feszültségjel áramlásszabályozó egység mérőjel bemenetével van összekötve, és az áramlásszabályozó egység kimenete a rotaméterrel mért áramló fluidum áramlási viszonyait befolyásoló beavatkozó szervet, például szabályozó szelepet vezérel. A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1/a ábra rotamétercső részlete, nagyított hosszmetszeti ábrázolásban, hozzácsatlakoztatott optikai helyzetérzékelővel; az 1/t ábra az 1/a ábrán vázolt elrendezés felülnézeti képe, és a 2. ábra a találmány szerinti berendezés tömbvázlata. Az 1. ábrán a találmány szerinti berendezés 1 optikai helyzetérzékelőjének előlnézeti, nagyított metszeti képét tüntettük fel rotamétercsőhöz illesztett működési helyzetben. Az 1 optikai helyzetérzékelő fényt vonal mentén kibocsátó 10 fényforrásból és a fénysugarak pályája mentén elrendezett 11 fényérzékelőkből áll. Az 1/b ábrán megfigyelhető, hogy a 11 fényérzékelők a 10 fényforráshoz képest a rajzon feltüntetett 12 rotamétercső átlósan szemközti alkotói mentén vannak elrendezve, és 13, illetve 14 tartószerkezeteiket rugalmas anyagból készült 15 kengyel kapcsolja össze. A 13 és 14 tartószerkezetek tengelyvonalait összekötő egyenes kis mértékben túlnyúlik a 12 rotamétercső átmérőjén, azaz annak középpontját nem metszi, és ennek következtében 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
