CZ284313B6 - Tekutinový oscilátor - Google Patents

Abstract

Tekutinový oscilátor obsahuje prostředky (10, 14, 16) pro vytváření dvourozměrného proudu tekutiny a překážkou (22) mající hlavní dutinu (26) omývanou kmitajícím proudem, a sekundární dutiny (34, 36) na obou stranách hlavní dutiny (26). Tím je umožňováno, že radiální rozšíření hlavních virů, doprovázející kmitání proudu, je učiněno závislým na průtočných podmínkách. Tekutinový oscilátor je použitelný pro měření rychlosti nebo průtočného množství proudící tekutiny.ŕ

Description

Vynález se týká fluidického (fluidikového, tekutinového proudového, dále v celém textu fluidického) oscilátoru, souměrného vzhledem k podélné rovině souměrnosti a obsahujícího vstup pro tekutinu se vstupním otvorem o šířce d, oscilační komoru, připojenou ke vstupnímu otvoru, a jedinou překážku, umístěnou v oscilační komoře a mající přední část, v níž je vytvořena hlavní dutina, umístěná proti vstupnímu otvoru tekutiny, přičemž uvedená jediná překážka zaujímá větší část oscilační komory. Takový fluidický proudový oscilátor se hodí například pro průtokoměry pro měření průtoku kapalné plynné tekutiny.

Dosavadní stav techniky

Většina průtokoměrů v současné době používaných obsahuje pohybující se mechanické části. Je tomu tak zejména u turbínových nebo membránových průtokoměrů. Naproti tomu fluidické oscilátory nemají žádnou pohybující se součástku, která by se s časem mohla opotřebovat, a v důsledku toho tyto oscilátory mohou mít malý rozměr a velmi jednoduchou konstrukci. Jejich spolehlivost je tak velmi vysoká. Kromě toho poskytují kmitočtový signál, který může být snadno převáděn na číslicový signál. Tato vlastnost je obzvláště výhodná pro čtení měřičů na dálku.

Většina snah vyvinout takové průtokoměry byla zaměřena na vírové průtokoměry, obecně nazývané průtokoměry s vírovým účinkem, a průtokoměry, pracující s využitím Coandova jevu.

Princip práce průtokoměrů s vírovým účinkem je založen na dobře známé skutečnosti, že přítomnost překážky v trubici, v níž proudí tekutina, vyvolává periodické uvolňování vírů. Princip měření spočívá v detekci kmitočtu uvolňování vírů, který je pro překážku dané geometrie úměrný rychlosti proudění.

Kmitočet vírů se měří různými způsoby, které dovolují dospět k průměrné rychlosti proudění a tedy k průtočnému množství. Průtokoměry s vírovým účinkem jsou obecně velmi citlivé na hluk a na podmínky tekutiny na vstupní straně. V praxi se pro to, aby se rychlostní profil zrovnoměmil, používá usměrňovač proudu. Průtokoměr tohoto typu je například popsán v patentovém spisu USA č. 3 589 185.

Coandův (stěnový) jev, využívaný ve stejnojmenných průtokoměrech, spočívá v přirozené tendenci proudu tekutiny sledovat obrysy stěn, když se proud uvolňuje v blízkosti této stěny, a to i když se obrys této stěny oddaluje od osy uvolňování proudu. Fluidický oscilátor tohoto typu obsahuje komoru, z níž se vypouští proud tekutiny sbíhavou tryskou. V komoře jsou umístěny dvě postranní stěny, souměrné okolo osy vypouštění proudu. Proud, vystupující ze vstupu do oscilátoru, se samovolně připojuje k jedné z postranních stěn Coandovým jevem. Část proudu je potom vychylována postranním kanálem stěny, k níž se proud připojil, což má za následek, že se proud odděluje od této stěny a připojuje se k opačné stěně.

Tento jev se opakuje a vede k opakované oscilaci přiváděného proudu. Pásmo měření průtočných množství je však s tímto typem zařízení relativně omezené a nelineárnost kalibrační křivky je poměrně široká. Kromě toho tento typ zařízení může přestat kmitat za určitých podmínek, zahrnujících vnější poruchy, a výsledkem je ztráta signálu. Aby se zvětšilo možné pásmo měření, Okadayashi a kol. navrhli v patentovém spisu USA č. 4 610 162 kombinovat dva fluidické oscilátory, z nichž jeden pracuje při nízkých průtočných množstvích a druhý při vysokých průtočných množstvích.

-1 CZ 284313 B6

Protože vznikaly problémy s průtokoměry s vírovým účinkem a Coandovým jevem, byly provedeny pokusy vyvinout jiné typy fluidických oscilátorů, které pracují na zcela odlišných principech. Jeden příklad takového použití lze najít v průtokoměrech, popsaných v patentových spisech USA č. 4 184 636, 4 244 230 a 4 843 889.

Například patentový spis USA č. 4 244 230 popisuje průtokoměr s fluidickým oscilátorem, umístěným v trubici na dráze tekutiny, z níž část odebírá. Oscilátor má dva členy umístěné vedle sebe a jejich protilehlé stěny tvoří trysku. Překážka má přední dutinu obrácenou k trysce.

Dutina má společný vstup a výstup. Proud opouštějící trysku proniká do dutiny a naráží na její dno. Příčné kmitání proudu v dutině je doprovázeno tvorbou dvou vírů, z nichž jeden je na každé straně proudu. Každý vír je střídavě silný a slabý, fázově navzájem opačně. Proud opouští společný výstup a je směrován do hlavního proudu. Snímače tlaku dovolují měřit kmitočet kmitání proudu v měřené dutině, který je úměrný průtočnému množství.

Výkonnost tohoto typu průtokoměru je obecně lepší, než jaká se dosáhne u běžných průtokoměrů tekutin. Výkonnost však není zcela uspokojivá, zejména ve vztahu k citlivosti a měřicímu rozsahu a také ve vztahu k linearitě zařízení v jeho měřícím rozsahu.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol překonat tyto problémy a vytvořit fluidický (tekutinový proudový) oscilátor s výkonností, která je zlepšená vzhledem k fluidickým oscilátorům podle známého stavu techniky.

Obecně se lineárnost fluidického oscilátoru hodnotí relativními výchylkami součinitele K, rovného poměru kmitočtu f oscilace proudu, děleného průtočným množstvím Q. Všeobecně lze při přechodu ke vzrůstajícím průtočným množstvím rozlišit tři průtokové podmínky: laminámí podmínky, přechodové podmínky a turbulentní podmínky.

Jak je patrné z obr. 1, představujícího relativní výchylku součinitele K, a to delta K/K jako funkci Reynoldsova čísla RE, objevují se problémy s lineárností v podstatě v laminámích a přechodových podmínkách (je třeba připomenout, že Reynoldsovo číslo, dobře známé pro odborníka v oboru, je rovné rychlosti tekutiny v oblasti vstupního otvoru do oscilační komory, násobené šířkou tohoto otvoru, a dělené kinetickou viskozitou tekutiny). Je zřejmé, že v laminárních podmínkách a s nízkým průtočným množstvím relativní výchylka součinitele K prudce klesá. V přechodové oblasti má křivka vrchol na okraji pásma laminámích podmínek. Vynález se zaměřuje na fluidický oscilátor, který je lineární v širokém pásmu. Takový oscilátor se považuje za lineární, pokud je relativní výchylka součinitele K menší než ± 1,5 %. Níže bude patrné, že vynález umožňuje zmenšit vrchol relativní výchylky součinitele K v přechodových podmínkách a zvýšit tak odpovídajícím způsobem rozsah lineárních podmínek.

Vynález přináší fluidický (tekutinový proudový) oscilátor, souměrný vzhledem k podélné rovině souměrnosti a obsahující vstup pro tekutinu se vstupním otvorem o šířce d, oscilační komoru, připojenou ke vstupnímu otvoru, a jedinou překážku, umístěnou v oscilační komoře a mající přední část, v níž je vytvořena hlavní dutina, umístěná proti vstupnímu otvoru tekutiny, přičemž uvedená jediná překážka zaujímá větší část oscilační komory, jehož podstatou je, že v přední části překážky jsou vytvořeny nejméně dvě sekundární dutiny, uložené symetricky vzhledem k rovině souměrnosti, každá na jedné straně hlavní dutiny.

-2CZ 284313 B6

Vytvoří se tak fluidický oscilátor, obsahující prostředky pro vytváření dvourozměrného proudu, kmitajícího napříč vzhledem k rovině souměrnosti s víry na jedné a druhé straně proudu, přičemž tyto víry jsou střídavě silné a slabé ve vzájemném fázově opačném vztahu, a to ve vztahu ke kmitání proudu, přičemž fluidický oscilátor obsahuje prostředky, uzpůsobené učinit radiální rozměr vírů závislý na průtočných podmínkách proudu. Pod pojmem „radiální rozměr“ se rozumí vzdálenost od středu víru kjeho obvodu. Prostředky oscilátoru, uzpůsobené učinit radiální rozměr vírů závislý na průtočných podmínkách, jsou tvořeny sekundárními dutinami.

V tomto provedení se při vysokém průtočném množství vytváří v každé sekundární dutině sekundární vír. Hlavní víry jsou lokalizovány mezi přední částí překážky a stěnou oscilační komory. Jejich radiální rozměr je omezen radiálním rozměrem sekundárních vírů. Výsledkem je vzrůst součinitele K. Naopak při přechodových podmínkách a s klesajícím průtočným množstvím se radiální rozměr hlavních vírů zvětšuje více a více na účet velikosti sekundárních vírů, umístěných v sekundárních dutinách. Limitní případ těchto pracovních podmínek se dosáhne, když hlavní víry vyplní během doby, kdy jsou velké, zcela sekundární dutiny. Ve fázi, když jsou velké, se víry tím více podílí na jevu kmitání proudu a tím více klesá kmitočet oscilace proudů.

V důsledku toho jsou součinitel a jeho relativní výchylka zmenšeny a dochází tak k rozšíření rozsahu lineárních pracovních podmínek oscilátoru.

Hlavní dutina má s výhodou nakloněné stěny, vytvářející útvar ve tvaru písmene V, jehož dvě ramena se od sebe oddalují směrem ven z dutiny.

Stěny hlavní dutiny svírají s rovinou souměrnosti úhel v rozmezí 0° do 80°. Dutina má s výhodou v podstatě parabolické dno. Když je vstupní úhel otevření 0°. je hlavní dutina obdélníková, ale stěny hlavní dutiny s výhodou svírají úhel s rovinou souměrnosti v rozmezí od 10° do 45°. Vzdálenost, oddělující dno hlavní dutiny od vstupního otvoru, může ležet v rozmezí od 3d do 15d, kde d je šířka vstupního otvoru.

Měřený kmitočet během kmitání proudu závisí na vzdálenosti od dna dutiny ke vstupnímu otvoru. Aby se měřil dostatečně vysoký kmitočet je tato vzdálenost výhodně v rozmezí od 4d do 8d.

Podle dalšího provedení vynálezu je přední část překážky v podstatě kolmá na rovinu souměrnosti a leží ve vzdálenosti od vstupního otvoru, která je v rozmezí od ld do lOd, kde d je šířka vstupního otvoru.

V obzvláštním provedení fluidického oscilátoru s překážkou, opatřenou sekundárními dutinami, má každá sekundární dutina v řezu tvar čtyřúhelníka, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená.

Podle jiného provedení má každá sekundární dutina v řezu tvar vepsaný v čtyřúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a jehož boky obsahují zejména jeden zaoblený úsek a dotýkají se přiřazených stran čtyřúhelníka alespoň v jednom bodě.

Podle obměněného provedení má každá sekundární dutina v řezu tvar vepsaný v čtyřúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a její zbývající tři strany obsahují nejméně jeden zaoblený úsek a dotýkají se přiřazených stran čtyřúhelníka alespoň v jednom bodě.

Podle dalšího provedení má každá sekundární dutina v řezu tvar trojúhelníka, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená.

Podle ještě dalšího provedení má každá sekundární dutina v řezu tvar vepsaný v trojúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a jehož zbývající dvě strany

- J CZ 284313 B6 obsahují nejméně jeden zaoblený úsek a dotýkající se přiřazených stran trojúhelníka alespoň v jednom bodě.

V dalším provedení vynálezu má každá sekundární dutina stupňovité dno.

V konkrétním provedení může mít každá sekundární dutina vstup šířky, ležící v rozmezí od ld do lOd.

Vstup pro tekutinu s výhodou obsahuje šestistěnnou ustalovací komoru, uzpůsobenou pro připojení ke vstupní trubici, a sbíhavý úsek, připojený k jedné straně ustalovací komory, přičemž tento sbíhavý úsek je zakončen obdélníkovým otvorem o šířce d jako vstupním otvorem do oscilační komory pro připojení k této komoře.

Vstup pro tekutinu také s výhodou obsahuje prostředky pro úpravu rychlostního profilu proudu tekutiny. V jedné variantě jsou prostředky pro úpravu rychlostního profilu proudu tekutiny tvořeny deskou, umístěnou podél roviny souměrnosti. V jiné variantě jsou tyto prostředky pro úpravu rychlostního profilu tvořeny profilovanou překážkou, umístěnou podél roviny souměrnosti. Prostředky pro úpravu rychlostního profilu s výhodou mají konec umístěný od vstupního otvoru ve vzdálenosti, ležící v rozmezí od 0,5d do 4d.

Vynález je dále zaměřen na použití popsaného fluidického oscilátoru v průtokoměru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 schématické znázornění relativní výchylky součinitele Kjako funkce průtočného množství pro fluidický oscilátor podle známého stavu techniky, obr. 2 schematický pohled shora na fluidický oscilátor podle vynálezu, obr. 3 schematický perspektivní pohled na fluidický oscilátor podle vynálezu, obr. 4 schematický perspektivní pohled na obměněný tvar vstupu fluidického oscilátoru podle vynálezu, obr. 5 schematické znázornění rychlostního profilu proudu tekutiny s překážkou a bez překážky, obr. 6 schematický pohled shora na část překážky, umístěné ve fluidickém oscilátoru podle vynálezu, obr. 7 schematický pohled shora na část takové překážky s obměněným tvarem, obr. 8 schematický pohled shora na část jiné takové překážky s obměněným tvarem, obr. 9 schematický pohled shora na část další jiné takové překážky s obměněným tvarem, obr. 10 schematický pohled shora na část ještě další jiné takové překážky s obměněným tvarem, obr. 11 schematický pohled shora na fluidický oscilátor podle vynálezu, pracující v přechodových podmínkách, obr. 12 schematicky znázorněný fluidický oscilátor z obr. 11, avšak v odlišném okamžiku a obr. 13 grafické vyjádření relativní výchylky součinitele Kjako funkce průtočného množství pro oscilátor podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 2 ukazuje pohled shora na fluidický oscilátor podle vynálezu. Tekutina může být kapalina nebo plyn. Oscilátor má podélnou rovinu souměrnosti P.

Tekutina vniká do oscilátoru vstupem E. obsahujícím, jak je patrné z obr. 3, ustalovací komoru

10. připojenou ke vstupní trubici 12 tekutiny, a sbíhavý úsek 14. zakončený v obdélníkovém vstupním otvoru 16.

Ustalovací komora 10 má šestistěnný tvar, přičemž plocha její přední stěny (připojené ke vstupní trubici) je větší, než je plocha její zadní stěny (připojená ke sbíhavému úseku). Její zadní plocha

-4CZ 284313 B6 je s výhodou kubická se stranou rovnou výšce dvourozměrného proudu. Dovoluje válcovému proudu tekutiny, opouštějícímu vstupní trubici 12, aby byl přeměňován na proud s v podstatě obdélníkovým průřezem. Sbíhavý úsek 14 dovoluje kromě zrychlování tekutiny vytváření kmitajícího dvourozměrného proudu. Pro tento účel má vstupní otvor 16 do oscilační komory 8 5 obdélníkový tvar o délce h a šířce d, jehož poměr respektuje podmínky pro dvourozměrné chování, dobře známé odborníkovi v oboru. Poměr h/d by obecně měl být řádově větší než 6. Šířka d je uvažována v dalším popisu jako referenční jednotka.

Vstup E dále obsahuje prostředky pro úpravu rychlostního profilu proudu tekutiny. Tyto io prostředky mohou být tvořeny deskou 20, uloženou podél roviny souměrnosti P. Obr. 4 ukazuje schematicky alternativní provedení těchto prostředků pro úpravu rychlostního profilu. V této variantě jsou tyto prostředky tvořeny profilovanou překážkou 21, umístěnou podél roviny souměrnosti P.

Jak je možné vidět na obr. 5, spočívá úprava v tom, že se rychlostní profil proudu, který je při nízkých průtočných množstvích přirozeně parabolický, mění na v podstatě plochý profil, protože se ví, že při velkých průtočných množstvích v podstatě plochý zůstává. Rychlostní profily tak zůstávají stejné při všech průtočných množstvích. Upravovači prostředky pro úpravu rychlostního profilu lze tak také označit jako prostředky pro zplošťování rychlostního profilu proudu 20 tekutiny.

Konec desky 20, překážky 21, obrácené ke vstupnímu otvoru 16, je umístěn v odstupu od vstupního otvoru o vzdálenost, ležící v rozmezí 0,5d do 4d za účelem získání požadovaného účinku při nejpříznivějších podmínkách. Například může být tato vzdálenost rovná ld.

Z obr. 2 je zřejmé, že kmitající dvourozměrný proud proniká do oscilační komory 18, obsahující překážku 22. Tato komora a překážka jsou souměrné vzhledem k podélné rovině symetrie P. Tato překážka 22 má přední část 24 v podstatě souměrnou vzhledem k podélné rovině P souměrnosti. Překážka 22 má přední část 24 v podstatě kolmou na podélnou rovinu souměrnosti P a ležící 30 v odstupu Do od vstupního otvoru 16 o velikosti od ld do lOd. Například může být tato vzdálenost rovná 3d. Přední část 24 překážky 22 má šířku Lo, ležící v rozmezí od 5d do 30d. Tato šířka je například rovná 12d.

Oscilační komora 18 má největší šířku Lc v oblasti, v níž leží přední část překážky. Šířka Lc 35 může být v rozmezí od 1 Od do 50d. Například může být šířka Lc rovná 20d. Prostory, ležící mezi překážkou a stěnami komory, tvoří kanály Cl, C2 pro proudění tekutiny, kterou směrují k výstupnímu otvoru. Šířka těchto kanálů je v podstatě rovná Lc-Lo. V překážce 22 je vytvořena hlavní dutina 26, obrácená směrem ke vstupnímu otvoru 16. Tato hlavní dutina 26 má vstup šířky Le. ležící v rozmezí od 2d do 20d. Například Le může být rovná 5d. V provedení, znázorněném 40 na obr. 2, má hlavní dutina nakloněné stěny 28, 30, tvořící v podstatě tvar písmene V, jehož ramena se otevírají směrem k vnějšku dutiny 26.

Stěny 28, 30 svírají úhel a s rovinou souměrnosti P od 0° do 80°. S výhodou je úhel a v rozmezí od 10° do 45°. Může být rovný například 45°. V provedení, znázorněném na obr. 2, se postranní 45 stěny 28, 30 hlavní dutiny 26 sbíhají ke v podstatě parabolickému dnu 32. Dno hlavní dutiny 26 leží proti vstupnímu otvoru 16 ve vzdálenosti Df od něj, přičemž Df leží v rozmezí od 3d do 15d. Df může být například rovná 6d.

Kmitání dvourozměrného proudu v oscilační komoře 18 je doprovázeno tvorbou vírů, ležících po 50 obou stranách proudu, střídavě silných a slabých s navzájem opačnou fází, v souladu s oscilací.

Víry jsou umístěny hlavně v prostoru mezi přední částí 24 překážky 22 a stěnou komory 18, v níž je vytvořen vstupní otvor 16. Po vniknutí do oscilační komory 18 proud naráží na stěny a dno hlavní dutiny 26 se střídavým omývacím pohybem.

-5CZ 284313 B6

Podle vynálezu obsahuje fluidický oscilátor prostředky uzpůsobené pro to, aby se radiální rozšiřování vírů stávalo závislé na podmínkách proudění proudu. Víry nemají kruhový průřez, ale spíše se deformují během oscilace proudu. V důsledku toho se pod radiálním rozměrem rozumí vzdálenost mezi středem dotyčného víru a jeho obvodem.

V provedení podle obr. 2 jsou prostředky uzpůsobené pro to, aby učinily radiální rozměry vírů závislé na proudových podmínkách, tvořené dvěma sekundárními dutinami 34, 36, vytvořenými v přední části 24 překážky 22, souměrně k rovině symetrie P po obou stranách hlavní dutiny 26. Na obr. 6 mají sekundární dutiny 34 a 36 tvar útvaru, vepsaného ve čtyřúhelníku, mající jednu stranu otevřenou tak, že tvoří vstup. Obrys dutiny je tak tangenciální ke třem stranám čtyřúhelníka. Každá sekundární dutina má ve svém mezním čtyřúhelníkovém tvaru první, vnější postranní stěnu 38. 40, druhou, vnitřní postranní stěnu 42, 44 a dno 46, 48.

Sklon postranních stěn vzhledem k rovině rovnoběžné s rovinou souměrnosti P může zaujmout velké úhlové hodnoty, aniž by tím byla funkce zařízení pozměněna. Na obr. 6 je dno sekundárních dutin kolmé na rovinu souměrnosti P, ale může svírat, jak je patrné z obr. 7, s touto rovinou úhel až +45°. Vstup do každé sekundární dutiny má šířku Ls, ležící v rozmezí od ld do 15d. Tvar sekundárních dutin se může měnit od samotného čtyřstěnu (s otevřenou stranou, tvořící vstup) ke v podstatě zakřivenému tvaru, mající pouze jeden bod dotyku s každou ze stran čtyřúhelníka.

Ve variantě provedení, znázorněné schematicky na obr. 8, je patrné, že dno 46, 48 dutiny může být stupňovité. V tomto příkladě mají dna 46, 48 dva stupně 46a. 46b a 48a, 48b, ale mohly jich mít více. Tyto stupně mohou být kolmé na rovinu symetrie P nebo mohou s ní svírat úhel jiný než 90°.

Stěna spojující oba stupně může být rovnoběžná s rovinou symetrie P, nebo s ní může rovněž svírat úhel jiný než 0°. Zejména může být tato stěna rovnoběžná s vnější stěnou 38. 40. Na obr. 9 mají sekundární dutiny 34 a 36 tvar útvaru, vepsaného v trojúhelníku, jehož jedna strana je otevřená pro vytváření vstupu. Tvar sekundárních dutin je tak tangenciální k oběma stranám trojúhelníka. Tvar sekundárních dutin může jít od samotného trojúhelníka (s otevřenou stranou, tvořící vstup) k zakřivenému útvaru, dotýkajícímu se každé ze stran trojúhelníka v jednom bodě.

Na obr. 10 je dno sekundárních dutin stupňovité. Bude dále zřejmé, že výše popsané tvary mohou zaujmout stejné geometrie s rozdílnými mezními tvary, vyplňujícími stejnou funkci.

V turbulentních podmínkách, bez ohledu na bod dopadu tekutinového proudu v hlavní dutině 26, se tvoří v každé sekundární dutině 34, 36 sekundární vír. Tyto sekundární víry jsou dostatečně silné pro to, aby fluidický oscilátor fungoval jako celek stejným způsobem, jako oscilátor, nemající žádnou sekundární dutinu. Následující popis se týká všeobecného chování zařízení v přechodových podmínkách, a to s odvoláním na obr. 11 a 12.

Náraz proudu tekutiny F omývá hlavní dutinu 26 mezi krajními body 11 a 12. Kmitání je doprovázeno tvorbou hlavních vírů TI a T2. lokalizovaných mezi přední částí překážky 22 a stěnou oscilační komory 18, přilehlou ke vstupnímu otvoru. Na obr. 11 narážející proud dosahuje bod II a vír TI je potom soustředěný a silný, zatímco vír T2 je slabý. Proud tekutiny uniká hlavně přes kanál C2.

Při turbulentních podmínkách jsou obě sekundární dutiny 34 a 36 plněny sekundárními víry Tsl a Ts2. střídavě silnými a slabými v opačné fázi s hlavními víry. Čím více však průtočné množství klesá, tím více intenzita nebo koncentrace těchto sekundárních vírů klesá. V důsledku toho bude u silného hlavního víru TI na obr. 1 radiální rozměr vzrůstat, takže když klesá průtočné množství, zaujme vír postupně sekundární dutinu 34 na účet sekundárního víru Tsl, který na konci úplně zmizí. Naproti tomu je vždy přítomen ve druhé sekundární dutině 36 sekundární vír Ts2. vytvářený únikem proudu tekutiny.

-6CZ 284313 B6

Na obr. 12 leží bod nárazu proudu tekutiny v místě 12. Je to potom vír T2, který má zvýšený radiální rozměr a vír Ts2 zcela zmizí, když je proud dostatečně nízký. Hlavní víry, když jsou koncentrované a silné, mají radiální rozměry, které jsou větší v přechodových podmínkách, než jsou rozměry, které mají v turbulentních podmínkách (jelikož v turbulentních podmínkách jsou sekundární dutiny obě zaujímány sekundárními víry a prostor, který je k dispozici pro rozvoj hlavních vírů, je zmenšený). Kmitočet oscilace klesá se vzrůstajícím radiálním rozměrem hlavních vírů.

Z obr. 13, který ukazuje schematicky relativní výchylku součinitele K jako funkce Reynoldsova čísla pro zařízení podle vynálezu, je patrné, že skutečnost, že radiální rozměr vírů se stal závislý na průtokových podmínkách, umožňuje zvýšit oscilační kmitočet při turbulentních podmínkách a snížit oscilační kmitočet v přechodových podmínkách a zlepšit tak lineárnost oscilátoru.

Fluidický oscilátor z obr. 2 umožňuje, aby průtok tekutiny jím procházející byl měřen prostřednictvím dvou snímačů 50 a 52 tlaku, umístěných na koncových bodech omývání proudem tekutiny, umístěným uvnitř hlavní dutiny 26. Tyto snímače tlaku jsou připojeny ke známým ústrojím, která umožňují měřit oscilační kmitočet proudu. Vzhledem k předchozí kalibraci má tento kmitočet vztah k průtočnému množství. Získá se tak průtokoměr, který je lineární v rozšířeném rozsahu měření.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (21)

1. Fluidický oscilátor, souměrný vzhledem k podélné rovině (P) souměrnosti a obsahující vstup (E) pro tekutinu se vstupním otvorem (16) o šířce d, oscilační komoru (18), připojenou ke vstupnímu otvoru (16), jedinou překážku (22), umístěnou v oscilační komoře (18) a mající přední část (24), v níž je vytvořena hlavní dutina (26), umístěná proti vstupnímu otvoru (16) tekutiny, přičemž uvedená jediná překážka (22) zaujímá větší část oscilační komory (18), vyznačený tím, že v přední části (24) překážky (22) jsou vytvořeny nejméně dvě sekundární dutiny (34, 36), uložené symetricky vzhledem k rovině souměrnosti (P), každá na jedné straně hlavní dutiny (26).

2. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že hlavní dutina (26) má nakloněné stěny (28, 30), vytvářející v podstatě útvar ve tvaru písmene V, jehož ramena se od sebe oddalují směrem ven z dutiny (26).

3. Fluidický oscilátor podle nároku 2, vyznačený tím, že stěny (28, 30) hlavní dutiny (26) ve tvaru písmene V svírají s rovinou souměrnosti (P) úhel (a) v rozmezí od 0° do 80°.

4. Fluidický oscilátor podle nároku 3, vyznačený tím, že stěny (28, 30) hlavní dutiny (26) ve tvaru písmene V svírají s rovinou souměrnosti (P) úhel (a) od 10° do 45°.

5. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že dno (32) hlavní dutiny (26) leží proti vstupnímu otvoru (16) ve vzdálenosti (Df) od vstupního otvoru v rozmezí od 3 d do 15d, kde d šířka vstupního otvoru (16).

6. Fluidický oscilátor podle nároku 5, vyznačený tím, že dno (32) leží proti vstupnímu otvoru (16) ve vzdálenosti (Df) od vstupního otvoru v rozmezí od 4d do 8d, kde d je šířka vstupního otvoru (16).

-7CZ 284313 B6

7. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že hlavní dutina (26) má vstup šířky (Le) v rozmezí od 2d do lOd, kde d je šířka vstupního otvoru (16).

8. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že přední část (24) přepáž- ky (22) má šířku (Lo) v rozmezí od 5d do 30d, kde d je šířka vstupního otvoru (16).

9. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že přední část (24) přepážky (22) je kolmá na rovinu souměrnosti (P) a leží ve vzdálenosti (Do) od vstupního otvoru (16), která je v rozmezí od ld do lOd, kde d je šířka vstupního otvoru.

10. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má v řezu tvar čtyřúhelníka, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená.

11. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má v řezu tvar vepsaný v čtyřúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a jehož boky obsahují nejméně jeden zaoblený úsek a dotýkají se přiřazených stran čtyřúhelníka alespoň v jednom bodě.

12. Fluidický oscilátor podle nároku 1 nebo 11, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má v řezu tvar vepsaný v čtyřúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a její zbývající tři strany obsahují nejméně jeden zaoblený úsek a dotýkají se přiřazených stran čtyřúhelníka alespoň v jednom bodě.

13. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má v řezu tvar trojúhelníka, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená.

14. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má v řezu vepsaný v trojúhelníku, jehož strana, tvořící vstup do sekundární dutiny, je otevřená a jehož zbývající dvě strany obsahují nejméně jeden zaoblený úsek a dotýkají se přiřazených stran trojúhelníka alespoň v jednom bodě.

15. Fluidický oscilátor podle nejméně jednoho z nároků 10ažl4, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má stupňovité dno.

16. Fluidický oscilátor podle nároku 10ažl5, vyznačený tím, že každá sekundární dutina (34, 36) má vstup šířky (Ls) v rozmezí od ld do lOd, kde d je šířka vstupního otvoru (16).

17. Fluidický oscilátor podle nároku 1, vyznačený tím, že vstup (E) pro tekutinu obsahuje šestistěnnou ustalovací komoru (10), uzpůsobenou pro připojení ke vstupní trubici (12), a sbíhavý úsek (14), připojený k jedné straně ustalovací komory (10), přičemž tento sbíhavý úsek je zakončen obdélníkovým otvorem o šířce d jako vstupním otvorem (16) do oscilační komory (18).

18. Fluidický oscilátor podle nároku 17, vyznačený tím, že vstup (E) pro tekutinu dále obsahuje upravovači prostředky (20, 21) pro úpravu rychlostního profilu proudu tekutiny.

19. Fluidický oscilátor podle nároku 18, vyznačený tím, že upravovači prostředky jsou tvořeny deskou (20), umístěnou podél roviny souměrnosti (P).

20. Fluidický oscilátor podle nároku 18, vyznačený tím, že upravovači prostředky jsou tvořeny profilovanou překážkou (21), umístěnou podél roviny souměrnosti (P).

-8CZ 284313 B6

21. Fluidický oscilátor podle nároku 18 nebo 19, vyznačený tím, že upravovači prostředky mají konec umístěný od vstupního otvoru (16) ve vzdálenosti, ležící v rozmezí od 0,5d do 4d, kde d je šířka vstupního otvoru (16).