188358. lajstromszámú szabadalom • Áramlásmérő
A találmány tárgya áramlásmérő csővezetékben áramló közeg útjába az áramlás irányába merőlegesen elhelyezett mérőperemmel. Ismeretes, hogy a különböző közegek áramlásának mérésére a mérési elvek és berendezések igen gazdag választéka áll rendelkezésre. Az utóbbi időben a mérési lehetőségek kibővültek a különböző optikai, akusztikus, ultrahangos, lézeres stb. mérési eljárásokkal, illetve mérőberendezésekkel. Ezek a berendezések általában a közegáram útjába helyezett test által okozott megváltozott áramlási viszonyokat mérik (1. az 1 384 105 sz. angol szabadalmat) vagy magán az áramlás útjába helyezett testen fellépő rezgéseket (ilyen mérőberendezéseket ismertet pl. az 1 482 699, vagy az 1 533 717 sz. angol szabadalom). A legrégebben ismert mérési elvek egyikét valósítják meg az ún. mérőperemek vagy mérőszájak, amelyek a csővezetékben áramló közeg útjában kialakított szűkületek, amelyek előtt és mögött nyomáskülönbség alakul ki. Ennek a nyomáskülönbségnek a mérésével határozzák meg az áramló közeg sebességét, illetve mennyiségét. Az ilyen mérőberendezések alapvető hátránya az, hogy a nyomáskülönbség és a térfogatáram közötti összefüggés nem lineáris, igy mérés kiértékelésre előnytelen. A mérőeszközök egy másik régóta ismert fajtája az ún. rotaméter, amelynek lényege az, hogy az áramló közeg útjában egy ún. lebegő test helyezkedik el, amelynek elmozdulása arányos a mérendő sebességgel. A nyomásesés forrása a lebegő test közegellenállása és ennél a megoldásnál a lebegő test elmozdulása egyenesen arányos lehet a folyadék áramlás térfogatáramával, ha a csővezeték a lebegő test elmozdulásának irányában bővülő keresztmetszetű. Hátránya azonban, hogy a lebegő test viszonylag kis erők által meghatározott egyensúlyi helyzetbe áll be, nagy erők létrehozása pedig igen nehézkes. Ennek oka egyrészt az, hogy a lebegő test méretének növelése a berendezés méreteit arányta( lanul növelné, másfelől pedig a lebegő test átmérőjének növelésével a kerület menti, adott méretű szabad áramlási keresztmetszethez nagyon szűk rés adódna ki, amely a megszorulás veszélyével jár. Ismert olyan megoldás is, ahol a lebegő test elmozdulását rugó korlátozza, a folyadékáramra jellemző mennyiség pedig a rugóerő változása vagy a lebegő test elmozdulása. Ilyen jellegű megoldást találhatunk pl. az 1 434 165 sz. angol szabadalomban. 1 , Ismertek olyan megoldások is ahol a térfogatáramút az áramlás útjába helyezett zárólap vagy szelep rugóerő ellenében történő elmozdulásának mértékével Határozzák meg. Ilyen megoldás található pl. az 1 462 878, vagy az 1 476 574 sz. angol szabadalmakban. A megoldások hátránya hasonló az előzőekben elmondottakhoz. ' Egy másik ismert megoldási változat szerint a folyadékáramlás hatására elmozduló elemet egy mérőperem nyílásába helyezik. Ekkor a záró- vagy szűkitőeiemnek rugóerő ellenében mért elmozdulását, vagy a szűkületen fellépő nyomásesést mérik, mint a térfogatárammal arányos mennyiséget. Ennél a megoldásnál a rugóerő ellenében elmozduló szűkítőelem megvezetése súrlódással jár, ami a mérés eredményét kedvezőtlenül befolyásolja. További hátránya, hogy csak viszonylag nagy (körülbelül 10 cm nagyságrendű) átmérőjű csövekben biztosít pontos mérést, kis átmérőben történő mérésre nem alkalmas, mert túlságosan kis erők hatására létrejövő elmozdulást, illetve nyomásesést kellene mérni. A jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok, elsősorban a kis mennyiségek mérésére jellemző kényes erőegyensúly kiküszöbölése a célunk és olyan áramlásmérők kialakítása, amelynek belső áramlási képe ugyan hasonló a mérőperemekben tapasztalt áramlási képhez, emellett azonban olyan változó átömlési keresztmetszet jellemzi, amely biztosítja, hogy a mértjei és a folyadékáram között a spontán kialakuló négyzetes karakterisztika helyett tetszőlegesen megválasztható célszerűen lineáris függvénykapcsolat legyen, kis átmérőjű csővezetékekben történő mérés esetén is. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy a csővezetékben kialakított mérőperemet és a mérőperem nyílásában elhelyezett szűkítőelemet tartalmazó áramlásmérőben a találmány szerint a mérőperem eimozditható nyílású rugalmas membránként van kialakítva és a membrán elmozdulását detektáló érzékelővel, illetve érzékelőkkel van ellátva. Az érzékelők célszerűen méröelektronikával és méréskiértékelővel vannak összekapcsolva. A berendezés egy célszerű kiviteli alakjánál a mérőperem rögzített helyzetű szűkítőelemmel van ellátva, amely célszerűen a mérőperem nyílásában van elhelyezve. A szűkítőelem lehet az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű elem vagy az áramlás irányára merőleges lapka. Utóbbi esetben a mérőperem nyílása előnyösen az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű csőszakaszként van kialakítva. A találmány szerinti kialakítással biztosítható, hogy a membrán nyílásának elmozdulása és a közegáram közötti függvénykapcsolat lineáris, azaz X * C • <!>,, ahol C - a membrán rugalmas elmozdulásának karakterisztikájától és a szűkítőelem alakjától függő állandó. Az áramlásmérő membránja célszerűen rugóval, előnyösen lineáris karakterisztikájú rugóval van megtámasztva, ami kőris a C konstans a membrán és a rugó együttes karakterisztikájától függ. A szűkítőelem és az áramlás irányában történő beállítást biztosító hangoló elemmel lehet ellátva. A találmány egy célszerű kiviteli alakjánál a membrán nyílása köralakú és a szűkítőelem palástja homorú tórusfelület. A fentiek szerint kialakított áramlásmérő kiküszöböli a korábbi ismert megoldások hátrányait, mivel az előállított nyomáskülönbség nagy felületre hat és az erőegyensúly kedvező, alkalmas igen kis folyadékáram mérésére is és segítségével a közegáram és a nyomáskülönbség között úgyszólván tetszőleges függvénykapcsolat valósítható meg. Az áramlásmérő pulzáló áramlási viszonyok között a változást jól követi, mivel a tömegerőkhöz képest az érzékelt elmozdulást nagy erők vezérlik, s így kiválóan megfelel szakaszos gázbuborékos áramlás 5 10 15 20 25 30 35 40 «5 50 55 60 65
