185561. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és mérőkészülék adott keresztmetszeten átáramló folyadékmennyiség közvetett meghatározására
185 561 A találmány tárgya eljárás és mérőkészülék adott keresztmetszeten űtáramló folyadekmennyiség közvetett meghatározására a folyadékkal együtt haladó mérőgolyó alkalmazásával. A találmány előnyösen alkalmazható folyékony energiahordozókkal kapcsolatos adatok kiszámításához, pl. az adott energiahordozó fogyasztásának mértéke, illetve a fogyasztás révén fenntartott üzem hatásfoka a fogyasztóba betáplált folyadékmennyiséggel arányos mérési adatból számítható. Az ilyen adatok meghatározása a gazdálkodásban mind fontosabb, minthogy éppen a folyékony energiahordozók beszerzési nehézségei és ugrásszerűen növekvő árai döntő szerepet játszottak a jelenelegi világgazdasági nehézségek előidézésében és az ilyen típusú energiahordozók abszolút és fajlagos fogyasztásának csökkentése elsőrendű feladat. Az üzemanyagfogyasztás meghatározásának kézenfekvő módja a tápvezetéken áthaladó folyadékmennyiség mérése, amihez sokféle közvetett mérési eljárást dolgoztak már ki. Az említett alkalmazási területen azonban nem minden áramlásmérő típus ad megfelelő eredményt, egyrészükkel csak tájékoztató eredmények kaphatók. Ez a helyzet pl. a belsőégésű motorok üzem közbeni fogyasztásmérésénél, melyre vonatkoztatva találmányunkat a továbbiakban diszkutáljuk; a találmány szerinti eljárás és mérőkészülék természetesen mástípusú áramló folyadékok mennyiségmérésére is alkalmazható. Az üzemanyagfogyasztás méréséhez különböző típusú közvetett módszerekkel kísérleteztek (pl. vakuummérés a karburátor torkában), újabban a technika állása szerinti módszerek szinte kizárólag azon alapulnak, hogy megmérik az üzemanyag-tápvezetéken átáramló folyadékmennyiséget, s az áramlásmérés eredményét használják fel alapadatként a gépkocsik egyes újabb típusaiban elrendezett mikroszámítógépek is. Az áramlásmérésnek a gépjárműben sajátos üzemi viszonyokhoz kell illeszkednie. Gyorsan elvégezhető és kiértékelhető mérésre van szükség, a mérési időtartam legyen viszonylag rövid, mert az üzemi viszonyok rövid idő alatt változhatnak és a hosszabb tartamú mérés hamis eredményt adna. Az üzemanyag viszonylag lassan áramlik és ez további roblémát vet fel; a lassan áramló folyadékok sebességének mérése általában is a nemvillamos mennyiségek mérésének egyik legnehezebb területe. Kissebességű folyadékáramlás esetén az egyébként egyik legelterjedtebb áramlásmérő eszköz, a turbina nem ad megfelelően pontos eredményt. Villamosán vezető folyadékoknál mágneses erővonalmetszésen alapuló mérést alkalmaznak; különböző módszereket dolgoztak ki a hőmérséklet mérés hasznosításával; ismert megoldás a mérődugattyús módszer. Kis áramlási sebességek esetén talán a legpontosabb mérési eredmények a mérődugatytyús módszerrel érhetők el, de ennek hátránya, hogy csak igen tiszta közegek mérésénél alkalmazható, költséges finommechanikai ráfordítást igényel és viszonylag kicsi a felbontóképessége. Az áramlásmérés további ismert módszere az ún. mérőgolyós mérés, mely pontosságánál fogva a turbinás áramlásmérők hitelesítésére is alkalmazható. A mérendő közegben a közeggel — legalább közelítően — egyező fajsúlyú golyót helyeznek el, így mintegy kitüntetve az áramló közeg egy pontját, mivel a golyó együtt halad a közeggel. Ha az áramlási pálya két kitüntetett pontjában a mérőgolyó áthaladására érzékeny mérőadót rendezünk 1 el. a két ponton való áthaladás időpontjai mérhetők és’a két esemény között eltelt időtartam (reciprokaként) reprezentálja a folyadék áramlási sebességét; ha pedig az áramlási pálya állandó keresztmetszetű, a mért adat közvetlenül arányos az átármló folyadék mennyiségével. A kapón mérési eredmény kielégítő pontoságú, a mechanizmus azonban bonyolult, különösen annál fogva, hogy a mérőgolyót a két kitüntetett pont által meghatározott mérési szakaszon való áthaladás után vissza is kell juttatni a kiindulási helyzetbe. A mérőgolyós módszer részletesebb ismertetésétől eltekintünk, annak kielégítő megismerésére ad lehetőséget egyebek között a 3,662,598 lsz. USA szabadalmi leírás. Célul tűztük ki, hogy az egyébként igen kedvező mérőgolyós módszert továbbfejlesszük annak érdekében, hogy csökkentsük a mechanizmus bonyolultságát, egyszerű szerkezeti kialakítással lehetővé tegyük a mérőgolyó viszszatérését a kiindulási helyzetbe. A találmány alapja az a felismerés, hogy az áramlási pályának a mérési szakaszt magában foglaló pályaszakaszát át kell hidalni egy visszatérítő ággal, mely úgy közlekedik az áramlási pályával, hogy a mérendő folyadék számára az áramlási pálya változatlanul biztosítja a kívánt irányban való folyamatos áramlást a hidrodinamikai feltételek megzavarása nélkül, a mérőgolyó számára viszont a mérési szakaszt magában foglaló pályaszakasz és a visszatérítő ág zárt áramlási hurkot képez, melyben akadálymentesen cirkulálhat a golyó, így ciklikusan bejárva a mérési szakaszt is. Egyes ismert megoldásokhoz hasonlóan tehát a találmány szerint is kijelölünk egy mérési szakaszt az áramlási pálya mentén, melynek kezdőpontjában (továbbiakban: első pont) és végpontjában (továbbiakban: második pont) elrendezünk egy-egy — a mérőgolyó áthaladására érzékeny; első, illetve második — mérőadót. A találmány szerint az áramlási pályának a mérési szakaszt magában foglaló pályaszakaszát visszatérítő ággal hidaljuk át, melynek bemente az áramlási irányban a második pont után következő pontban közlekedik az áramlási pályával, kimenete az áramlási irányban az első pontot megelőző pontban közlekedik az áramlási pályával, űrmérete pedig a mérőgolyó befoglaló méretéhez úgy illesztett, hogy sorban több mérőgolyó befogadására képes, melyek a visszatérítő ágban haladnak annak kimenete — és azután az áramlási pályában kialakított mérési szakasz kezdőpontja — felé, de egymást nem tudják megelőzni, mert a visszatérítő ág átmérője kisebb, mint a mérőgolyó átmérőjének kétszerese. Az áramlási pálya azon pontjánál, ahol a pálya közlekedik a visszatérítő ág bemenetével, tolómechanizmust rendezünk el és amikor a mérőgolyó — a mérési szakaszon áthaladva — ehhez a ponthoz ér, a tolómechanizmus segítségével az áramlási pályában éppen haladó mérőgolyót bekényszerítjük a viszszatérítő ágba. Ha a visszatérítő ágba annyi mérőgolyót töltöttünk, hogy újabb mérőgolyó abban már nem fér el, akkor a bekényszerítő művelet csak annak révén lehetséges, hogy a visszatérítő ág kimeneténél elhelyezkedő mérőgolyót viszont kiszorítjuk a visszatérítő ágból, az tehát a mérési szakasz kezdőpontja előtti pontban bekerül az áramlási pályába és az áramló folyadékkal együtthaladva áthalad a mérési szakaszon, majd a visszatérítő ág bemenetén elrendezett tolómechanizmus segítségével ezt a golyót is bekényszerítjük a visszatérítő ágba, mire annak kimeneténél újabb mérőgolyó lép be az áramlási pályába és 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
