РОТАМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01F1/22 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для индикации расхода жидкости, преимущественно воды.

Известен ротаметр, содержащий стеклянную коническую трубку, меньшее сечение которой расположено со стороны натекающего потока, снабженную шкалой для визуального отсчета расхода жидкости, и размещенный в ней поплавок с цилиндрической поверхностью центрального тела, имеющего хвостовик в виде центрирующего пояска, у которого миделевое сечение выполнено в виде равностороннего треугольника, вершины которого усечены окружностью диаметром меньшего сечения стеклянной трубки, а стороны расположены по касательной к цилиндрической поверхности центрального тела поплавка [1].

Однако расширение диапазона измерения расходов в сторону верхнего предела, обеспечиваемое таким устройством, осуществляется за счет увеличения зоны нечувствительности измерительного прибора при малых расходах, поэтому такие приборы не применимы в баромембранных установках, в которых требуется измерение мгновенных расходов в широком диапазоне, например от номинального до 10-300% от верхнего предела измерений.

Наиболее близким к изобретению является ротаметр, содержащий коническую трубку с размещенным в ней поплавком, цилиндрическую камеру, сообщающуюся с конической трубкой, расположенные в цилиндрической камере груз, связанный стержнем с поплавком, и цилиндрический стакан с образованием в камере кольцевого проточного канала, сообщающийся с конической трубкой, при этом груз расположен в стакане, в стержне выполнен канал, сообщающий полость стакана с конической трубкой, а входной патрубок ротаметра расположен на цилиндрической камере [2].

Однако такие приборы сложны по конструкции и в изготовлении, а также непригодны для применения в баромембранных установках, в которых требуется измерение мгновенных расходов в широком диапазоне измерений, как это указано выше.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений, упрощение конструкции и повышение удобства настройки.

Для этого в ротаметре, содержащем корпус с коническим каналом и размещенным в нем поплавком, переточную трубку и регулятор потока, переточная трубка и корпус снабжены дросселирующими устройствами, переточная трубка соединена с пробкой многоходового шарового переключателя, полость которого соединена с коническим каналом корпуса, дросселирующее устройство на переточной трубке выполнено в виде сменной шайбы с фиксированным диаметром центрального отверстия, а дросселирующее устройство на торце корпуса выполнено в виде перфорированных пластин, одна из которых установлена с возможностью разворота в горизонтальной плоскости, и корпус выполнен в виде многогранника с нанесенной на каждую грань шкалой в зависимости от плотности измеряемой среды.

Снабжение переточной трубки и корпуса дросселирующими устройствами и последовательная их настройка обеспечивают расширение диапазона измерений за счет сброса части потока жидкости через переточную трубку, не взаимодействующую при этом с поплавком. Так как сопротивление поплавка - величина постоянная, то расход через переточную трубку для данной конструкции ротаметра зависит от динамического сопротивления, зависящего от вязкости среды, сил трения, а также от внутреннего диаметра трубки и ее длины. Таким образом, величина расхода через переточную трубку может быть заранее определена и служит постоянной, на которую расширяется диапазон измерений.

Соединение переточной трубки с пробкой многоходового шарового переключателя обеспечивает простоту и надежность регулирования сопротивления канала переточной трубки путем поворота пробки шарового переключателя. За счет соединения полости шарового переключателя с коническим каналом между переточной трубкой и внутренней поверхностью корпуса обеспечивается постоянство сопротивления в кольцевом зазоре. Таким образом можно легко регулировать величину перепускаемого потока, т.е. расширить диапазон измерений.

Выполнение дросселирующего устройства на переточной трубке в виде сменной шайбы с фиксированным диаметром центрального отверстия обеспечивает упрощение конструкции, повышение удобства настройки ротаметра в зависимости от характеристики измеряемой среды.

Выполнение дросселирующего устройства на одном из торцов корпуса в виде перфорированных пластин, одна из которых установлена с возможностью разворота в горизонтальной плоскости, позволяет регулировать сопротивление конического канала, в котором перемещается поплавок. При увеличении сопротивления поток через переточную трубку будет возрастать за счет увеличения на нем перепада давления, а при уменьшении сопротивления этот расход будет уменьшаться. Таким образом, за счет изменения соотношения потоков достигается расширение пределов измерения ротаметра.

Выполнение корпуса в виде многогранника с нанесенной на каждую грань шкалой позволяет в зависимости от плотности измеряемой среды применять ротаметр для измерения мгновенных расходов газовых сред, находящихся под избыточным давлением, и жидкостей, плотность и вязкость которых изменяется в процессе измерения, например, при обработке различных жидкостей с помощью мембранного оборудования (ультрафильтрация, обратный осмос, нанофильтрация), при выпаривании растворов и т.д. В этом случае на поверхность граней наносятся шкалы для конкретных измеряемых сред, например, вязкостей жидкости, при этом измерения можно производить непосредственно по соответствующей шкале. Это повышает удобство измерения.

На фиг.1 показан предлагаемый ротаметр; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 - конструкция ротаметра с шаровым переключателем.

Ротаметр содержит корпус 1 с коническим каналом, подводящий патрубок 2, отводящий патрубок 3, неподвижные перфорированные пластины 4 и 5, в которых закреплена переточная трубка 6 с установленным на ней с возможностью перемещения поплавком 7, а на верхнем торце трубки 6 посредством накидной гайки 8 закреплена сменная шайба 9. Между патрубками 2 и 3 и пластинами 4 и 5 установлены с возможностью поворота в горизонтальной плоскости перфорированные пластины 10 и 11.

Во втором варианте исполнения вместо подводящего патрубка 2 установлен многоходовой шаровой переключатель 12. В нижней части переточной трубки 6 выполнена развальцовка 13 со сферической расточкой, примыкающей к шару 14, установленному в корпусе переключателя 12, содержащего закрепленную пружинным кольцом 15 круглого сечения крышку 16, на которой установлена пружина 17, взаимодействующая с втулкой 18, снабженной уплотнением 19. Корпус переключателя 12 снабжен патрубком 20 подачи измеряемой среды и в нем установлен шпиндель 21, плоский конец которого входит в паз шара 14.

Ротаметр работает следующим образом.

Измеряемая среда подается в ротаметр через патрубок 2 или патрубок 20 и, проходя через щели, образованные при наложении отверстий пластин 4 и 10, поступает в конический канал корпуса 1, в котором набегающий поток измеряемой среды перемещает поплавок 7 вверх по наружной поверхности переточной трубки 6 до уравновешивания его веса и силы, приложенной к нему измеряемой средой. Благодаря перепаду давлений на поплавке 7 через переточную трубку 6 протекает фиксированная часть потока измеряемой среды, которая может изменяться как установкой шайбы 9 с отверстием заданного диаметра, фиксируемой накидной гайкой 8, так и поворотом с помощью шпинделя 21 пробки (шара 14) на входе развальцовки 13, при котором в переточную трубку 6 измеряемая среда поступает через одно из отверстий пробки (шара 14). При износе уплотнения 19 последний компенсируется за счет перемещения втулки 18 под действием пружины 17 относительно крышки 16 и кольца 15. Дополнительное расширение диапазона измерений ротаметра достигается разворотом перфорированной пластины 10 относительно пластины 4 либо пластины 11 относительно пластины 5, позволяющим в полости подводящего патрубка 2 или в полости корпуса переключателя 12 создать необходимый подпор на входе или выходе конического канала корпуса 1 и на входе переточной трубки 6, на выходе из которых потоки объединяются и отводятся из ротаметра через отводящий патрубок 3.

Предлагаемый ротаметр позволяет расширить пределы измерения в 5-8 раз, уменьшить габариты в 1,5 раза и обеспечить снижение материалоемкости не менее чем на 30% при одновременном повышении удобства настройки.

Использование: в измерительной технике, в частности в устройствах для индикации расхода жидкости, преимущественно воды. Сущность изобретения: для расширения диапазона измерений, упрощения конструкции и повышения удобства настройки ротаметр содержит корпус 1 с коническим каналом, подводящий патрубок 2, отводящий патрубок 3, неподвижные перфорированные пластины 4 и 5, переточную трубку 6 с установленным на ней поплавком 7 и сменную шайбу 9. Между патрубками 2 и 3 и пластинами 4 и 5 установлены с возможностью поворота в горизонтальной плоскости перфорированные пластины 10 и 11. Во втором варианте исполнения вместо подводящего патрубка установлен многоходовой шаровой переключатель, в нижней части переточной трубы выполнена развальцовка со сферической расточкой, примыкающей к шару. Корпус переключателя содержит пружинное кольцо 15 круглого сечения, крышку, пружину, взаимодействующую с втулкой, уплотнение, патрубок подачи измеряемой среды и шпиндель. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РОТАМЕТР, содержащий корпус с коническим каналом и размещенным в нем поплавком, переточную трубку и регулятор потока, отличающийся тем, что переточная трубка и корпус снабжены дросселирующими устройствами. 2. Ротаметр по п.1, отличающийся тем, что переточная трубка соединена с пробкой многоходового шарового переключателя, полость которого соединена с коническим каналом корпуса. 3. Ротаметр по п.1, отличающийся тем, что дросселирующее устройство на переточной трубке выполнено в виде сменной шайбы с фиксированным диаметром центрального отверстия. 4. Ротаметр по п.1, отличающийся тем, что дросселирующее устройство на торце корпуса выполнено в виде перфорированных пластин, одна из которых установлена с возможностью разворота в горизонтальной плоскости. 5. Ротаметр по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде многогранника с нанесенной на каждую грань шкалой в зависимости от плотности измеряемой среды.