ITTO950237A1 - Misuratore di portata di un flusso di fluido - Google Patents

Abstract

Il misuratore (10) comprende: un condotto di alimentazione (26) che convoglia il fluido in una camera di oscillazione (28) del flusso, in cui sono collocate, da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione (26), una prima ed una seconda parete (34, 36), alle quali il flusso di fluido è suscettibile di attaccarsi alternativamente; primi mezzi sensori (46) atti a rilevare il movimento alternativo del flusso di fluido dalla prima alla seconda parete (34, 36) e viceversa; secondi mezzi sensori (50) atti a rilevare la velocità del flusso di fluido; un unico condotto di uscita (30) del flusso di fluido dalla camera di oscillazione (28), che è allineato rispetto al condotto di alimentazione (26); e un ostacolo centrale (44) collocato nella camera (28) di fronte all'imboccatura del condotto di uscita (30).(Fig. 2).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Misuratore di portata di un flusso di fluido"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un misuratore di portata di un flusso di fluido, in particolare gas metano di impiego domestico.

E 'noto da tempo l'impiego di flussimetri fluidici per la misura di portate di fluidi sia liquidi che gassosi, basati sullo sfruttamento di vari fenomeni quali instabilità di getti, effetto parete o Coanda, effetto "edge tone" e simili.

Con tali flussimetri si effettua una misurazione digitale della frequenza di variazione della direzione del flusso, che permette di risalire, mediante opportune tarature, al valore di portata.

I principali problemi che si incontrano nell'impiego dei flussimetri fluidici sono relativi all'estensione del campo di portate effettivamente misurabile ed alla precisione della misura.

Quest'ultima è legata per molti aspetti ai fenomeni di disturbo, quali vortici, distacchi di vena, oscillazioni di flusso, che nascono quando il fluido subisce bruschi cambiamenti di direzione, ad esempio passando attraverso valvole, gomiti e simili, o di sezione di flusso. Disturbi di questo genere sono molto frequenti nelle linee di distribuzione del gas metano a causa delle esigenze di ridotto ingombro da soddisfare e della necessità di adattamento ad impianti preesistenti.

Per quanto concerne invece l'estensione del campo di portata, si è riscontrato che a bassi valori di velocità e quindi di portata del fluido i fenomeni di variazione di direzione del flusso hanno carattere irregolare o non hanno luogo del tutto e non permettono .quindi di effettuare la misurazione.

Si è pertanto rivelato necessario accoppiare al flussimetro fluidico un sensore di velocità del flusso affidabile per la rilevazione delle basse portate, così da ottenere un misuratore efficace per un campo di portate sufficientemente esteso.

Più in particolare quindi la presente invenzione si riferisce ad un misuratore di portata di un flusso di fluido comprendente:

- un condotto di alimentazione che convoglia il fluido in una camera di oscillazione del flusso, in cui sono collocate, da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione, una prima ed una seconda parete, alle quali il flusso di fluido è suscettibile di attaccarsi alternativamente,

- primi mezzi sensori atti a rilevare il movimento alternativo del flusso di fluido dalla prima alla seconda parete e viceversa,

- secondi mezzi sensori atti a rilevare la velocità del flusso di fluido.

La camera di oscillazione insieme con i primi mezzi sensori costituiscono un flussometro fluidico, sfruttabile per la misurazione delle portate superiori ad un certo valore, a cui si aggiungono i secondi mezzi sensori che consentono di misurare le basse portate.

Un misuratore di portata di questo genere è descritto in GB-A -2177 204. Secondo tale documento la camera di oscillazione presenta due condotti di uscita separati, nei quali si incanala alternativamente il flusso di fluido a seguito delle proprie oscillazioni fra le condizioni di attacco alla prima ed alla seconda parete.

Scopo della presente invenzione è quello di perfezionare un misuratore di portata del tipo sopra indicato con particolare riguardo all'eliminazione dei fenomeni di disturbo ed alla regolarizzazione delle oscillazioni di flusso, così da consentire una misurazione più precisa.

Tale scopo viene raggiunto grazie ad un misuratore del tipo precedentemente descritto e caratterizzato dal fatto che comprende un unico condotto di uscita del flusso di fluido dalla camera di oscillazione, che è allineato rispetto al condotto di alimentazione, e che un ostacolo centrale è collocato in detta camera di fronte all'imboccatura del condotto di uscita.

Grazie in particolare alla presenza dell'ostacolo centrale sulla retta congiungente il condotto di alimentazione e l'unico condotto di uscita, si genera nel misuratore dell'invenzione un regime molto regolare di oscillazione del flusso anche a portate piuttosto basse dell'ordine di 30 dm3/min ANR (atmosfera normale di riferimento) che consente di effettuare misurazioni molto precise.

In una forma favorita di attuazione del misuratore dell'invenzione nel suddetto condotto di uscita sono collocati elementi raddrizzatori e regolatori del flusso e, a valle di detti elementi, un sensore atto a rilevare la velocità del flusso.

La presenza degli elementi regolatori e raddrizzatori del flusso aumenta la precisione della misurazione della velocità di flusso, rende il sensore di velocità indipendente dal flussimetro fluidico ed elimina la possibile influenza perturbatrice delle condizioni di installazione del misuratore.

Il misuratore è cosi in grado di coprire efficacemente anche il campo delle basse portate, non investigabile dal flussimetro fluidico.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 é una vista in sezione in elevazione laterale del misuratore dell'invenzione,

la figura 2 è una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1, e

la figura 3 è una vista in sezione secondo la linea III-III di figura 1.

Un misuratore 10 della portata di un flusso di fluido, in particolare gas metano per consumo domestico, comprende una carcassa formata da una piastra superiore ed una inferiore 12, 14 collegate da un corpo intermedio 16.

Sulla piastra superiore 12 sono praticati un foro di entrata 18 ed un foro di uscita 20 del flusso del fluido (indicato dalle frecce 22) da una cavità interna della carcassa.Tale cavità comprende in successione un vano di entrata 24, un condotto di alimentazione 26, una camera di oscillazione 28, un condotto 30 ed un vano 32 di uscita.

I condotti di alimentazione 26 ed uscita 30 hanno sezione uguale e ristretta rispetto a quella della camera di oscillazione 28 ed ai vani 24, 32.

Nella camera di oscillazione 28, che è di profilo circolare, sono collocate da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione 26 una prima ed una seconda parete 34, 36. Queste ultime delimitano al loro interno un canale centrale 38 mentre delimitano al loro esterno rispettivi canali laterali 40, 42.

Dalla camera 28 si diparte l'unico condotto di uscita 30 del flusso di fluido, che è allineato rispetto al condotto di alimentazione 26.

Un ostacolo 44 è collocato nel canale centrale 38 della camera 28 di fronte all'imboccatura del condotto di uscita 30.

In adiacenza dello sbocco del condotto di alimentazione 26 nella camera 28 ed a cavallo del flusso del fluido è collocato un trasduttore differenziale di pressione 46 comprendente due rami di rilevazione.

Nel condotto di uscita 30 sono collocati elementi raddrizzatori e regolatori del flusso, costituiti da una pluralità di paratie 48 disposte spaziate parallelamente alla direzione di flusso. A valle delle paratie è inoltre disposto nel condotto 30, in posizione sostanzialmente equidistante dalle piastre superiore ed inferiore, un sensore 50, ad esempio di tipo termico, atto a rilevare la velocità del flusso.

Il sensore 50 ed il trasduttore 46 sono inoltre collegati in modo non illustrato nelle figure ad una centralina elettronica suscettibile di ricevere, elaborare ed evidenziare i dati da essi trasmessi.

Nel funzionamento del misuratore 10 il flusso di fluido uscente dal condotto di alimentazione 26 si attacca casualmente per effetto Coanda all'una o all'altra delle pareti laterali 34, 36 percorrendo il canale centrale 38. Una parte del flusso imbocca poi il condotto di uscita 30, aggirando l'ostacolo centrale 44, mentre la parte restante imbocca il canale laterale 40, 42 delimitato dalla parete 34, 36, a cui si è precedentemente attaccato, e viene indirizzata in corrispondenza dello sbocco del canale di alimentazione 26, provocando l'adesione del flusso nel canale centrale 38 alla parete opposta 36, 34.

Questo fenomeno di oscillazione del flusso si ripete ciclicamente e la sua frequenza è misurata tramite il trasduttore di pressione 46 o altri dispo-sitivi similari in sé noti, permettendo di ricavare il corrispondente valore di portata.

Infatti i valori di portata Q e di frequenza f sono legati dalla relazione lineare

(I)

in cui a1 e a2 sono costanti.

Il fenomeno oscillatorio si innesca regolarmente per valori di portata superiori a circa 30 dm<3>/min ANR.

Per rilevare i valori inferiori, il misuratore 10 si avvale del sensore 50 di velocità di flusso, in quanto i valori di portata Q sono correlati a quelli di velocità v dalla relazione lineare

in cui b1 e b2 sono costanti.

La centralina elettronica provvede automatica -mente a seconda dei dati di programmazione ad utilizzare l'una o l'altra delle relazioni I o II oppure entrambe per fornire il valore di portata.

Per il buon funzionamento del misuratore esiste infatti un campo di portate compreso all'incirca fra 30 dm<3>/min ANR e 40 dm<3>/min ANR in cui i valori di portata calcolati mediante le relazioni I e II sono entrambi sostanzialmente corretti.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dal suo ambito.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Misuratore (10) di portata di un flusso di fluido comprendente: - un condotto di alimentazione (26) che convoglia il fluido in una camera di oscillazione (28) del flusso, in cui sono collocate, da parti opposte rispetto allo sbocco del condotto di alimentazione (26), una prima ed una seconda parete (34, 36), alle quali il flusso di fluido è suscettibile di attaccarsi alternativamente, - primi mezzi sensori (46) atti a rilevare il movimento alternativo del flusso di fluido dalla prima alla seconda parete (34, 36) e viceversa, - secondi mezzi sensori (50) atti a rilevare la velocità del flusso di fluido, detto misuratore (10) di portata essendo caratterizzato dal fatto che comprende un unico condotto di uscita (30) del flusso di fluido dalla camera di oscillazione (28), che è allineato rispetto al condotto di alimentazione (26), e che un ostacolo centrale (44) è collocato in detta camera (28) di fronte all'imboccatura del condotto di uscita (30).
2. 2. Misuratore (10) di portata secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detto condotto di uscita (30) sono collocati elementi (48) raddrizzatori e regolatori del flusso e, a valle di detti elementi (48), un sensore (50) atto a rilevare la velocità del flusso.
3. 3. Misuratore (10) di portata secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti elementi (48) regolatori e raddrizzatori del flusso comprendono una pluralità di paratie disposte spaziate parallelamente alla direzione di flusso.
4. 4. Misuratore (10) di portata secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi sensori (46) comprendono un trasduttore differenziale di pressione posto nella camera di oscillazione (28) in adiacenza dello sbocco del condotto di alimentazione (26) e a cavallo del flusso di fluido.
5. 5. Misuratore (10) di portata secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti condotti di alimentazione (26) ed uscita (30) hanno sezione uguale e ristretta rispetto a quella della camera di oscillazione (28).
6. 6. Misuratore (10) di portata secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta camera di oscillazione (28) ha profilo circolare e che entro la camera (28) detta prima e seconda parete (34, 36) delimitano al loro interno un canale centrale (38), in cui è collocato detto ostacolo centrale (44), mentre delimitano al loro esterno rispettivi canali laterali (40, 42).