DK162543B - Apparat til maaling af en gas' stroemning i et gasstyreroer - Google Patents

Description

DK 162543 B

Opfindelsen angår et måleapparat af den i krav l's indledning angivne art. Inden for klimateknikken har man allerede i lang tid anvendt volumenstrømregulatorer, ved hjælp af hvilke volumenstrømmen i kanalen skal hol-5 des konstant uafhængigt af skiftende tryk i kanalen.

Derved kan man ved et variabelt volumenstrømsystem ved hjælp af en elektrisk eller pneumatisk indstillingsmotor variere volumenstrømmen svarende til de indvirkende belastninger, for derved uafhængigt af kanaltrykket 10 at holde volumenstrømmen i kanalen konstant. Disse kend te volumenstrømregulatorer er imidlertid ufordelagtige derved, at der til opnåelse af en stabil regulering kræves en mindste trykdifference på mere end 150 Pa.

En yderligere ulempe ved de kendte volumenstrømregula-15 torer er deres store mekaniske følsomhed: Fjederlejrin gen og klaplejringen skal afpasses meget omhyggeligt efter hinanden. På vej fra producenten til forbrugeren kan klaplejerne tilsmudse, så at en nøjagtig regulering af klapperne ikke længere er mulig. En yderligere man-20 gel består i, at der uundgåeligt aflejres støv, hvorved et forud indstillet drejningsmoment efterhånden ændres under driften, hvilket medfører fejlreguleringer. Til undgåelse af disse mangler anvendes nu en elektrisk eller pneumatisk målesonde, der måler strømningshastig-25 heden og via en indstillingsmotor og en klap regulerer volumenstrømmen. Klappen kræver ikke nogen specielle konstruktive foranstaltninger, idet der kan anvendes i handelen værende klapper, som har stået deres prøve.

De kendte pneumatiske eller elektriske målesonder er 30 ligeledes stabile og pålidelige. Ved de elektriske sonder reguleres der elektronisk, så at reguleringen i og for sig giver nøjagtige værdier. Disse kendte, som måleorganer tjenende sonder er imidlertid behæftet med den mangel, at de ved i for sig samme volumenstrøm alt 35 efter deres placering i en kanal enten efter en længere retliniet strækning eller efter et krummet kanalparti 2

DK 162543 B

indikerer forskellige måleresultater. Det er således afgørende, på hvilket sted i en kanal sonderne er placeret, for at den målte hastighed faktisk også svarer til den krævede volumenstrøm. Man tilstræber ganske 5 vist lange udligningsstrækninger før måleorganerne, hvilket dog som regel i praksis ikke kan realiseres, så at måleorganet alt efter monteringsforholdene enten skal anbringes efter en længere retliniet udlignings-strækning eller umiddelbart bag ved et krummet kanal-10 parti. De afvigende måleindikationer af de i og for sig meget nøjagtige målesonder beror på, at den egentlige lineære strømning bag ved et krummet kanalparti er overlejret af en roterende strømning. Disse omstændigheder indebærer, at en forudindstilling eller til-15 pasning af måleorganerne på produktionsstedet ikke er mulig. Man forsøger derimod at indstille sonden eller tilpasse denne efter monteringen på stedet, idet man forsøger at konstatere, hvilket målepunkt der repræsenterer en bestemt volumenstrøm, eller idet man i tilfæl-20 de af en forud givet volumenstrøm afbalancerer et til måleorganet hørende potentiometer således, at volumen-strømmen, hvis størrelse skal være kendt, gengives af måleindikationen. Disse individuelle indstillinger tager lang tid og kræver meget personale bortset fra, 25 at de som oftest kun udføres mangelfuldt, fordi man på monteringsstedet hverken disponerer over de nødvendige prøveindretninger eller har tilstrækkeligt kvalificeret personale til rådighed. Dette medfører, at volumenreguleringen hidtil har været unøjagtig til trods 30 for de i og for sig nøjagtige målesonder.

Et apparat af den angivne art er kendt fra US-patent-skrift nr. 39 81 193. Dette apparat har i et gasstyre-rør anbragte samlerør med fra styrerøret udragende tilslutningsendepartier, der er ført til en enhed, som 35 måler det samlede tryk og det statiske tryk. Målearmene 3

DK 162543 B

eller samlerørene har mod strømningen rettede åbninger til optagelse af det samlede tryk. Det kendte apparat indbefatter endvidere samlerør med bort fra disse og mod strømningen rettede forgreningsrør, i hvis væg der 5 findes åbninger, hvis akser således står vinkelret på strømningens retning. Disse samlerør med forgrenings-rørene tjener til at optage det statiske tryk. Begge tryk tilføres et uden for gasstyrerøret anbragt manometer.

10 I tilfælde af relativt store strømningshastigheder og dermed et stort differenstryk mellem det samlede tryk og det statiske tryk fås en tilstrækkelig god trykmåling, som dog skal omregnes til kanalhastigheden, såfremt denne skal konstateres. Målingen er imidlertid 15 afhængig af et mindste differenstryk og en mindste strøm ningshastighed på ca. 5 m/sec. Desuden er det kendte apparat bekosteligt på grund af de nødvendige samlerør for det samlede tryk og for det statiske tryk, sidstnævnte især i den viste, komplicerede udformning med 20 supplerende forgreningsarme. Det kendte apparat yder desuden den gennem gasstyrerøret strømmende gas en betydelig strømningsmodstand.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe et enkelt og pålideligt apparat af den i krav 25 l's indledning angivne art til nøjagtig måling af volu menstrømningen i et gasstyrerør, selv ved små strømningshastigheder. Dette formål opnås ved det i krav l's kendetegnende del angivne. Apparatet ifølge opfindelsen sikrer en nøjagtig måling ved små strømningsha-30 stigheder på under 1 m/sec, f.eks. af størrelsesorde nen 0,3 m/sec, og især bag ved krummede styrerørpartier eller lignende.

Ved måleapparatet ifølge opfindelsen opnås således en

II

DK 162543 B

optimal volumenstrømmåling, hvor strømningen ikke skal tilvejebringe noget tryk og ikke skal måles indirekte via et trykmanometer, men passerer gennem måleindret-ningen og ud gennem en bageste åbning i samlehuset.

5 I et rør, der styrer en strømning, er der således i et tilnærmelsesvis vinkelret på røraksen beliggende plan anbragt et antal optage- og samlerør på en sådan måde, at disse i deres rørvæg har indstrømningsåbninger, hvis akse er vinkelret på samlerørets længdeakse, d.v.s.

10 parallel med gasstyrerørets akse. Alle samlerør fører ind i et fælles samlehus, som står i strømningsforbindelse med selve måleindretningen henholdsvis en målesonde, f.eks. et glødetrådinstrument eller en tilsvarende, i og for sig kendt målesonde, der eventuelt på kendt 15 vis kan være anbragt centralt på røret.

Derved, at en lille del af gasstrømmen optages via et antal i et tværsnitsplan i røret fordelte samlerør, der strækker sig vinkelret på gasstyrerørets akse og hvert især har et antal aksialt i gasstyrerøret rette-20 de indstrømningsåbninger, og som udmunder i et fælles samlehus, fås på forholdsvis enkel og bekvem vis et tilstrækkeligt nøjagtigt måleresultat, selv når strømningen er ret ujævnt fordelt på styrerørets tværsnit, som det især vil være tilfældet bag ved krummede styre-25 rørpartier. Samlerørenes antal og udformning, antallet af indstrømningsåbninger i samlerørenes væg og disses fordeling i samlerørene kan varieres, alt efter den ønskede målenøjagtighed.

Ved måleapparatet ifølge opfindelsen opnås en målenøj-30 agtighed på ca. - 2%, uanset om måleapparatet er anbragt bag ved en styrerørkrumning eller inden for en retlini-et udligningsstrækning. En sådan afvigelse på - 2% kan negligeres, da den er beliggende inden for det samlede 5

DK 162543 B

volumenstrømreguleringssystems toleranceområde.

Den ved måleapparatet ifølge opfindelsen opnåede store målenøjagtighed uafhængigt af apparatets indbygningssted er især også uafhængig af diameteren af de rør, 5 i hvilke måleapparatet indsættes. Det er derfor uden videre muligt at forudindstille måleapparatet på produktionsstedet, uden at monteringssituationen for det enkelte måleapparat skal være kendt. Forudindstillingen kan derfor foretages seriemæssigt, idet en individuel 10 indstilling bortfalder. Ved indstillingen i produktions virksomheden råder man også over de nødvendige tekniske og personalemæssige forudsætninger for en indstilling med største præcision. Måleapparatet ifølge opfindelsen kan således problemfrit monteres på indbygningsstedet 15 uden hensyntagen til specielle forhold på anvendelses stedet, d.v.s. på en retliniet udligningsstrækning eller umiddelbart bag ved en rørkrumning, uden at dette har nogen større indvirkning på apparatets målenøjagtighed og på en med dette i et volumenstrømreguleringssystem 20 forbundet reguleringsenheds reguleringsegenskaber. Mod målesonden blæses altid luft med ringe turbulens og uden drejning om strømmens længdemidterakse. Måleapparatets store målenøjagtighed forringes heller ikke på grund af tilbagestrømmende gas bag ved rørkrumninger, 25 hvilket er almindeligt på de nævnte steder.

Ved det i krav 2 angivne forbedres måleresultatet yderligere, idet samlerørenes indstrømningsåbninger med deres samlede fladeareal kan placeres nøjagtigt vinkelret på gasstrømningen, hvorved man undgår skrå tilstrøm-30 ning til åbningerne og deraf hidrørende forfalskninger af måleresultatet. Måleapparatet bør have mindst to samlerør, men der kan alt efter størrelsen af gasstyre-rørets tværsnitsareal findes seks til otte eller endnu flere samlerør.

6

DK 162543 B

I en foretrukken udførelsesform har måleapparatet fire samlerør, hvilket er tilstrækkeligt for en inden for vide grænser varierende styrerørdiameter, så at fire samlerør kan betragtes som en optimal standard. Selv 5 om det i de fleste tilfælde er hensigtsmæssigt, at sam- lehuset er anbragt centralt i gasstyrerøret og på sin bort fra sonden vendende forside er dækket med en kappe, kan alt efter formen af den gasstyrekanal, i hvilken måleapparatet skal indbygges og forholdene på stedet 10 målesonden være placeret til siden for samlerørene og forbundet med disse via forbindelsesledninger, idet måleapparatet da fortrinsvis har en samlerørene forbindende ringledning.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp 15 af tegningen, hvor fig. la set fra oven viser en i et gasrør med cirkulært tværsnit indsat udførelsesform for måleapparatet ifølge opfindelsen, fig. Ib er et snit efter linien lb-lb i fig. la, 20 fig. 2 er et snit efter linien 11 — 11 i fig. la, fig. 3 viser en anden udførelsesform for måleapparatet, fig. 4a er et målediagram med målinger af hastigheden i gasrøret med og uden måleapparatet ifølge opfindelsen over det i fig. 4a viste måleområde, og 25 fig. 4b viser måleindretningernes placering i strøm- ninskanalen.

Apparatet ifølge opfindelsen til måling af en gasstrøm i et rør har i den i fig. 1 viste udførelsesform en

DK 162543 B

7 central måleenhed 2, fra hvilken der strækker sig fire samlerør 3 stjerneformet udad til den indre vægflade på et gassen førende rør 4, i hvilket måleapparatet er anbragt. I fig. la er det med kortstreglinier anty-3 det, at der ved siden af de fire samlerør 3 kan findes yderligere samlerør 6, f.eks. tilsammen otte samlerør.

Antallet af samlerør 3, 6 er hovedsageligt afhængigt af det gasførende rørs diameter. Fig. la viser røret og måleapparatet set i gassens tilstrømningsretning, 10 i hvilken samlerørene 3 har indstrømningsåbninger 7, for gas, hvilke i radial retning er logaritmisk fordelt. Samlerørene 3 er som vist i fig. Ib firkantrør med et forhold mellem rørenes højde vinkelret på strømningsretningen og deres bredde i strømningsretningen 15 i størrelsesordenen tilnærmesvis 1:10.

Hvert samlerør har som vist i fig. Ib og i fig. 2 finneformede ansatser 25, der strækker sig parallelt med hovedstrømningsretningen i røret, og som er rettet mod strømningen. Ansatserne 25, der således er beliggende 20 opstrøms for selve samlerøret 3, tjener til at forhin dre forfalskning af måleresultaterne på grund af luftstrømmens overlejring ved en eventuel cirkulerende strømning især på et efter et krummet gasrørparti beliggende sted, idet gassen dér ville strømme i skrå retning mod 25 målearmen, såfremt de finneformede ansatser 25 ikke fandtes. Ansatserne 25 tjener således til at undgå en roterende hvirvelbevægelse i den strømmende gas nær ved samlerørene 3 og til at hindre denne i at strømme skråt mod disse.

30 Apparatets centrale måleenhed er vist mere detaljeret i fig. 2 og har et rørformet hus 11, hvis længdeakse strækker sig i den gennem gasrøret 4 passerende gas' strømningsretning og således er beliggende vinkelret på samlerørene 3's akse. Måleenheden 2 er på tilstrøm- 8

DK 162543 B

ningssiden lukket f.eks. ved hjælp af en kappe 12. Umiddelbart bag ved kappen 12 udmunder samlerørene 3 i radial retning i måleenheden 2. I dette udmundingsområde 13's centrum er anbragt en strømningsensretter 14 i 5 form af ledeplader til ensretning af strømningen. Ved hjælp af strømningsensretteren 14 omledes de gennem samlerørene 3 radialt i forhold til gasrøret 4's og måleenheden 2's akse tilførte gasstrømme i aksial retning. Bag ved strømningsensretteren 14 er anbragt en 10 dyse 16, ved hvilken strømningspassagen for den gennem samlerørene 3 tilførte gasdel indsnævres i strømnings-retningen. Umiddelbart bag ved dysen 16 er anbragt en målesonde 17, der i fig. 2 kun er vist skematisk som målepunkt.

15 Gasstrømningen S er antydet ved pile. Gassen passerer ud af måleenheden 2 ved enden af et ud over målesonden 17 forlænget rør 18. Målesonden 17 kan f.eks. indføres i huset 2 gennem en sideåbning 19 og fastklemmes i denne.

Ved hjælp af måleapparatet ifølge opfindelsen udtages 20 og samles gasstrømmen så at sige prøvevis over gasrøret 4's samlede tværsnit, hvorved den udjævnes optimalt og dernæst måles med målesonden 17, som på denne måde måler en gennemsnitsværdi for hastigheden og for det gennemstrømmende gasvolumen i det samlede gasrør 4.

25 Producenten justerer eller forindstiller måleapparatet.

Den i fig. la viste udførelsesform kan også anbringes i en gaskanal med rektangulært tværsnit. Fig. 3 viser en anden udførelsesform for måleapparatet anbragt i en gaskanal 4 med rektangulært tværsnit. Denne kanal 30 kunne imidlertid også have et cirkulært tværsnit. Sam lerørene 3 er ved udførelsesformen ifølge fig. 3 anbragt gitter- eller netagtigt, idet hvert rør 3 strækker sig over kanalens samlede højde og rager ud gennem kanalens 9

DK 162543 B

topvæg og bundvæg. I kanalens breddedimension er der anbragt flere samlerør 3 side om side med ens indbyrdes afstand. Afstanden mellem samlerørene kan dog også være en anden, f.eks. forudbestemt logaritmisk. I mod-5 sætning til fig. 1 er ved udførelsesformen ifølge fig.

3 måleenheden 2 ikke placeret centralt i kanalen 4.

De enkelte samlerør 3 er forbundet med hinanden ved en samleledning 21, der via et rør 22 står i forbindelse med måleenheden 2, som er anbragt uden for kanalen 10 4. Måleenheden 2's indre svarer til den i fig. 2 viste udførelsesform. Også ved den i fig. la viste stjerneformede placering af samlerørene 3 vil måleenheden 2 kunne placeres uden for gasrøret 4.

Med måleapparatet ifølge opfindelsen foretoges - i sam-15 menligning med den kendte konventionelle procedure - målinger, der er vist diagrammatisk i fig. 4a, hvor strømningshastigheden i gasrøret er afsat langs abscissen, medens der langs ordinaten er angivet det tilsvarende reguleringsområde, inden for hvilket den tilsva-20 rende volumenstrømændring skal finde sted, i relative værdier. Ordinatværdien er således et relativt mål for den anvendte energi, her strømspændingen, til frembringelse af den pågældende kanalhastighed i forsøgsopstillingen. Kurven 32 viser anbringelsen af måleapparatet 25 ifølge opfindelsen i et retliniet gasrør, d.v.s. ved retliniet tilstrømning, jfr. også fig. 4b, medens kurven 34 angiver tilstrømningen til måleapparatet ifølge opfindelsen via et krummet gasrørparti. Kurven 33 angiver midterværdien mellem kurverne 32 og 34, svarende 30 til hvilken måleapparatet kan justeres eller forudind-stilles i produktionsvirksomheden. De to ekstreme tilstrømningsforhold, retliniet tilstrømning på den ene side og tilstrømning via et over 90° krummet gasrørparti på den anden side medfører da kun en maksimal afvi-35 gelse på 2,2?ό fra den af måleapparatets producent fore- 10

DK 162543 B

tagne forindstilling.

I modsætning hertil viser kurven 31 tilstrømningen til en konventionel målesonde uden måleapparatet ifølge opfindelsen via et krummet kanalparti, hvorimod en kon-5 ventionel måling af en retliniet tilstrømning ville give en værdi tilnærmelsesvis i kurverne 32-34's område. Afvigelsen af kurven 31 fra de andre kurver viser tydeligt, at der her ved forudindstilling på en middelværdi fås for store afvigelser, så at en forudindstil-10 ling foretaget af producenten ikke vil være mulig, og indstillingen først vil kunne foretages efter monteringen og i afhængighed af forholdene på monteringsstedet.

Claims (14)

1. Apparat til måling af en gas' f.eks. lufts strømning i et gasstyrerør (4), og indbefattende i dette anbragte, på dets strømningstværsnit i det væsentlige jævnt fordelte samlerør (3, 6) med indstrømningsåbninger (7), 5 hvis akser er rettet tilnærmelsesvis parallelt med gas strømmen, hvor kun en lille del af den strømmende gas strømmer ind gennem åbningerne (7), medens størstedelen passerer forbi disse, kendetegnet ved, at alle indstrømningsåbninger (7) er rettet mod strømnin-10 gen, at samlerørene er forbundet med et rørformet sam- lehus (11), hvis akse er parallel med gasstyrerørets (4), at gasstyrerøret (4) er lukket ved sin tilstrømningsende, og at der i dette er anbragt en over for gsssens strømningshastighed i samlehuset (11) følsom 15 målesonde (17).

2. Måleapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at samlerørene (3, 6) er flerkantrør.

3. Måleapparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at samlerørene (3, 6) er firkantrør. 20

4. Måleapparat ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at forholdet mellem samlerørenes højde vinkelret på gassens strømningsretning og rørenes bredde parallelt med gasstrømmens retning er mindre end 1:4.

5. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-4, 25 kendetegnet ved, at samlerørene (3, 6) dan ner et gitter.

6. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-4, kendetegnet ved, at samlerørene (3, 6) stræk- DK 162543 B ker sig stjerneformet ud fra rørtværsnittets centrum.

7. Måleapparat ifølge krav 6, kendetegnet ved en centralt i strømningstværsnittet placeret måleenhed (2). 5

8. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-7, kendetegnet ved, at samlerørene (3, 6) er forbundet med måleenheden (2) via forbindelsesrørledninger (21, 22).

9. Måleapparat ifølge krav 8, kendetegnet 10 ved, at forbindelsesrørledningerne (21, 22) indbefat ter ringledninger.

10. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-9, kendetegnet ved, at der findes fire samlerør (3) . 15

11. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-10, kendetegnet ved, at afstandene mellem samlerørenes gasindstrømningsåbninger (7) udgående fra rørenes ydre ende er logaritmisk fordelt indadtil.

12. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-11, 20 kendetegnet ved, at der findes fra samle rørene udragende finneformede ansatser (25), som strækker sig i det væsentlige parallelt med gassens hovedstrømningsretning og mod denne.

13. Måleapparat ifølge et vilkårligt af kravene 1-12, 25 kendetegnet ved, at der i samlehuset (11) er anbragt en dyse (16), som er placeret bag ved målesonden (17).

14. Måleapparat iføle et vilkårligt af kravene 1-13, DK 162543 B kendetegnet ved, at det er anbragt bag ved en krumning af det gasførende rør.