NL2005995C2 - Rotormeter voor het meten van een hoeveelheid gas. - Google Patents

Description

Rotormeter voor het meten van een hoeveelheid gas BESCHRIJVING: 5

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een rotormeter voor het meten van de hoeveelheid gas die door een leiding stroomt, omvattende een huis met daarin een 10 meetkamer, een inlaatopening en een uitlaatopening, welke rotormeter voorts ten minste één rotor omvat die in het huis gelagerd is en draaibaar is in de meetkamer en die tijdens bedrijf aanwezig is in de gasstroom tussen de inlaatopening en de uitlaatopening, zodanig dat de gasstroom de rotor in rotatie brengt, en welke rotormeter voorts een teller omvat die het aantal omwentelingen van de rotor telt.

15

Stand van de techniek

Een dergelijke rotormeter is algemeen bekend. Rotormeters worden toegepast om gasstromen en daarmee het gasverbruik te meten. In het huis van een 20 rotormeter bevinden zich één of meer rotors in een meetkamer. Via een in het huis aanwezige inlaatopening stroomt gas de meetkamer in en tegen de rotor, die ten gevolge daarvan gaat draaien en bij elke omwenteling een hoeveelheid gas doorlaat naar een in het huis aanwezige uitlaatopening. De draaiende rotor of rotors maakt/maken geen contact met de wanden van de meetkamer. Indien er meer dan één rotor aanwezig zijn, 25 wordt de draaiing van de rotors ten opzichte van elkaar gesynchroniseerd door een tandwieloverbrenging tussen de assen van de rotors en maken de rotors geen contact met elkaar.

De rotors worden aangedreven door het drukverschil dat over de rotors ontstaat als gevolg van stroming door de rotormeter (bij afname). De grootte van het 30 drukverschil hangt onder meer af van het tegenwerkende koppel van de rotors, voornamelijk de wrijving van de roterende delen (lagers, assen, telwerk). Het drukverschil over de rotors zorgt er tevens voor dat er tussen de rotors onderling en de rotors met de wanden van de meetkamer, een hoeveelheid gas weglekt (immers de rotors draaien vrij van elkaar en van de meetkamerwand). De weggelekte hoeveelheid 2 gas wordt als zodanig niet geregistreerd en leidt tot een meetfout. Des te meer gas er weglekt, des te groter is de meetfout.

Doordat het slagvolume bekend is, kan middels een aantal tandwielen, een telwerk worden aangedreven dat het verbruik registreert. Met de komst van extreem 5 sterke magneten is vastgesteld dat de meters gevoelig zijn voor manipulatie.

Traditioneel worden de rotors vervaardigt uit aluminium vanwege de strekte, maatvastheid en de nauwkeurigheid van bewerken. De nauwkeurigheid van bewerken is essentieel om de speling tussen de rotors onderling en de wanden van de meetkamer zo klein mogelijk te maken. Immers, bij een kleine speling (ordegrootte 0,1 - 0,15 mm) 10 zijn de lekverliezen kleiner en derhalve de meetfout kleiner.

Door nu een sterke magneet op of in de buurt van de rotormeter te houden ontstaan er remmende krachten op de draaiende (non-ferro) rotoren (Eddy Currents). Deze remmende krachten zorgen ervoor dat er meer drukverschil over de rotoren nodig is om te blijven draaien met als gevolg dat de lekverliezen toenemen en 15 de meetfout dien ten gevolge groter wordt. Afhankelijk van de constructie van de rotormeter en de sterkte van de magneten kan de meetfout oplopen tot tientallen procenten.

Daar het afremmen van de rotoren met magneten zonder blijvende of zichtbare indicatie kan plaatsvinden, wordt het vrijwel onmogelijk om dergelijke 20 manipulaties te registreren. Doordat sterke magneten eenvoudig te verkrijgen zijn, mag aangenomen worden dat het manipuleren van rotorgasmeters een enorme vlucht gaat nemen.

Samenvatting van de uitvinding 25

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een rotormeter van de in de aanhef omschreven soort waarmee manipulatie kan worden tegengegaan. Hiertoe is de rotormeter volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de rotor is voorzien van ten minste één spoel, alsmede een zender waarop de beide uiteinden van de spoel zijn 30 aangesloten en die een signaal uitzendt zodra er een stroom gaat lopen door de spoel. Indien nu de rotormeter gemanipuleerd zou worden door er extern een magneet bij te houden, gaat er een stroom door de spoel lopen doordat de spoel door het magnetische veld draait. Door een zender op de spoel aan te sluiten en deze zender zo uit te voeren 3 dat deze een signaal geeft zodra er stroom doorheen loopt en dit signaal te registreren of waar te nemen kan men achteraf of direct manipulatie constateren.

Bij voorkeur strekt de spoel zich over de hele of bijna hele axiale lengte van de rotor uit. Het grote voordeel van het gebruik van een spoel over de gehele lengte 5 van de rotor is dat het niet uitmaakt waar de magneten zijn aangebracht. Indien het magnetische veld van de magneten de draaiing van de rotor kan beïnvloeden, zal de spoel door dit magnetisch veld draaien en er een stroom gaan lopen.

Een uitvoeringsvorm van de rotormeter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de rotormeter een ontvanger omvat die het door de zender 10 uitgezonden signaal kan ontvangen en die in of op het huis aanwezig is. De zender kan een radiofrequente zender zijn en de ontvanger een radiofrequente ontvangen.

Ook kan de zender een lichtbron zijn, bijvoorbeeld een LED, en de ontvanger een lichtgevoelige cel. Het oplichten van de LED wordt dan gedetecteerd door een optische sensor.

15 Voorts kan de zender een spoel met een ferromagnetische kem zijn en de ontvanger een magnetische sensor zijn. De spoel met kem kan in het hart van de rotor aangebracht worden en een zwak magnetisch veld opwekken. Dit magnetische veld wordt dan vervolgens gedetecteerd door een magnetische sensor, die schakelt bij een bepaalde veldsterkte (Hall, Wiegand, Reed-contact, GMR, etc.).

20 Een verdere uitvoeringsvorm van de rotormeter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de rotormeter een processor omvat, alsmede een daarop aangesloten geheugen, waarbij de processor de ontvangen signalen tijdgerelateerd in het geheugen registreert. Bij een bepaalde spanning (afhankelijk van het magnetisch veld en het aantal spoelwindingen) wordt de ontvanger geactiveerd als teken voor manipulatie.

25 Het signaal van de ontvanger wordt vervolgens verwerkt door een microprocessor in de rotormeter en tijdgerelateerd weggeschreven in een non-volatile geheugen. Op basis van deze registratie kan stmcturele manipulatie door magneten worden aangetoond.

Beknopte omschrijving van de tekeningen 30

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van de rotormeter volgens de uitvinding. Hierbij toont:

Figuur 1 een dwarsdoorsnede van een rotormeter volgens de uitvinding; 4

Figuur 2 een andere dwarsdoorsnede van de rotormeter waarin synchronisatietandwielen zichtbaar zijn;

Figuur 3 een van de rotors van een uitvoeringsvorm van de rotormeter met een spoel met ferromagnetische kem als zender; en 5 Figuur 4 een van de rotors van een verdere uitvoeringsvorm van de rotormeter met een LED als zender.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen 10 In de figuren 1 en 2 zijn twee verschillende dwarsdoorsneden van een uitvoeringsvorm van de rotormeter volgens de uitvinding weergegeven, waarbij in de in figuur 2 getoonde dwarsdoorsnede synchronisatietandwielen zichtbaar zijn. De rotormeter 1 heeft een huis 3 met daarin een meetkamer 5 en voorzien van een inlaatopening 7 en een uitlaatopening 9. De rotormeter 1 heeft voorts twee rotors 11 en 15 13, die in het huis 3 gelagerd zijn en draaibaar zijn in de meetkamer 5. Tijdens bedrijf (d.w.z. tijdens het stromen van gas door de rotormeter) zijn de rotors 11 en 13 aanwezig is in de gasstroom 15 tussen de inlaatopening 7 en de uitlaatopening 9. Hierbij brengt de gas stroom de rotors in rotatie.

De rotormeter heeft voorts een teller (niet weergegeven) die het aantal 20 omwentelingen van de rotors telt. Deze teller kan een mechanisch telwerk zijn dat wordt aangedreven via een tandwiel dat in ingrijping is met een van de beide synchronisatietandwielen 17 en 19 (zie figuur 2) op de rotorassen 21 en 23. In één van de rotors 11 is een spoel 25 aanwezig en een daarop aangesloten zender (zie figuren 3 en 4) die een signaal uitzendt zodra er een stroom gaat lopen door de spoel.

25 In figuur 3 is de van de spoel 25 voorziene rotor 11 van de rotormeter weergegeven. Op de spoel 25 is een verdere spoel 27 met ferromagnetische kem 29 aangesloten. Deze verdere spoel 27 met kern 29 is in de as van de rotor aanwezig en vormt een zender die een signaal in de vorm van een relatief zwak magnetisch veld genereert zodra er stroom gaat lopen door de spoel 25. Dit laatste is het geval indien de 30 rotormeter 1 gemanipuleerd wordt door een sterke permanente magneet tegen het huis 3 te houden. Hierdoor wordt de rotatie van de rotors afgeremd. Echter, door de aanwezigheid van de spoel 25 in de rotor 11 die bij manipulatie in een magnetisch veld komt te draaien, gaat er een stroom door de spoel 25 lopen.

5

In het huis van de rotormeter is een ontvanger ingebouwd. Deze ontvanger is uitgevoerd als een magnetische sensor 31 die schakelt bij een bepaalde veldsterkte van het door de zender gegenereerde zwakke magnetische veld. De magnetische sensor kan bijvoorbeeld een Hall element of Reed-contact zijn.

5 Bij een bepaalde stroom (afhankelijk van het externe magnetisch veld en het aantal windingen van de spoel 25) wordt de magnetische sensor 31 geactiveerd als teken voor manipulatie. Het signaal van de magnetische sensor 31 wordt vervolgens verwerkt door een in de rotormeter aanwezige microprocessor 33 en daarna tijdgerelateerd (door gebruik te maken van een klok 35 die is aangesloten op de 10 microprocessor) weggeschreven in een non-volatile geheugen 37 dat met de microprocessor is gekoppeld. Op basis van deze registratie kan structurele manipulatie door magneten worden aangetoond.

Ook zou met de opgewekte spanning in de spoel 25 een LED geactiveerd kunnen worden. Dit is geïllustreerd in figuur 4 waar een van de rotors 39 van een 15 verdere uitvoeringsvorm van de rotormeter volgens de uitvinding is weergegeven. Deze LED 41 fungeert als zender die samen werkt met een in het huis van de rotormeter aanwezige optische sensor 43 (bijvoorbeeld een lichtgevoelige cel) die het oplichten van de LED detecteert. Deze sensor 43 is weer aangesloten op een microprocessor 45 die de signale verwerkt en tijdgerelateerd (klok 47) wegschrijft in een geheugen 49.

20 Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader. Zo kunnen ook 25 in beide rotors spoelen aanwezig zijn, en kunnen in plaats van één spoel die zich over de hele lengte van de rotor uitstrekt ook meer dan één spoel in axiale richting naast elkaar in de rotor aanwezig zijn.

Claims (4)

1. Rotormeter voor het meten van de hoeveelheid gas die door een leiding stroomt, omvattende een huis met daarin een meetkamer, een inlaatopening en een uitlaatopening, welke rotormeter voorts ten minste één rotor omvat die in het huis 5 gelagerd is en draaibaar is in de meetkamer en die tijdens bedrijf aanwezig is in de gasstroom tussen de inlaatopening en de uitlaatopening, zodanig dat de gasstroom de rotor in rotatie brengt, en welke rotormeter voorts een teller omvat die het aantal omwentelingen van de rotor telt, met het kenmerk, dat de rotor is voorzien van ten minste één spoel, alsmede een zender waarop de beide uiteinden van de spoel zijn 10 aangesloten en die een signaal uitzendt zodra er een stroom gaat lopen door de spoel.

2. Rotormeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spoel zich over de hele of bijna hele axiale lengte van de rotor uitstrekt.

3. Rotormeter volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de rotormeter een ontvanger omvat die het door de zender uitgezonden signaal kan ontvangen en die 15 in of op het huis aanwezig is.

4. Rotormeter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de rotormeter een processor omvat, alsmede een daarop aangesloten geheugen, waarbij de processor de ontvangen signalen tijdgerelateerd in het geheugen registreert.