РЕЗИНОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 1995 года по МПК G01F1/10 

Изобретение относится к измерительной технике, является одним из видов тахометрических расходомеров и может быть использовано для измерения расхода воды в системах теплоснабжения и водоснабжения.

Известен расходомер, в корпусе которого расположена турбинка, ступица которой с помещенным внутри нее магнитом закреплена на оси, установленной в переднем и заднем подшипниках скольжения, укрепленных соответственно в переднем и заднем обтекателях, снабженных струенаправляющими ребрами и расположенных снаружи корпуса индукционной катушки и соединенного с ней регистрирующего устройства, включающий частотомер и счетное устройство [1]
К недостатком расходомера относится сложность конструкции и недостаточная точность измерения, поскольку он создает тормозящий момент, зависящий от скорости вращения туpбинки и определяемый мощностью, расходуемой на выделение тепла в электрическое контуре, и мощностью, расходуемой на вихревые токи и на перемагничивание ферромагнитных материалов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является расходомер, в корпусе которого расположена втулка из изоляционного материала, в которой расположена металлическая турбинка, имеющая четное количество лопастей, ступица которой закреплена на оси, установленной в переднем и заднем подшипниках скольжения, укрепленных соответственно в переднем и заднем обтекателях, снабженных струенаправляющими ребрами, причем через коpпус во втулку введены два диаметрально расположенных электрода, соединенных с расположенным снаружи корпуса регистрирующим устройством, включающим частотомер и счетное устройство [2]
К недостатком этого расходомера относится сложность конструкции и недостаточная точность измерений, поскольку конструкция расходомера жестко диктует четное число лопастей турбинки и подбор оптимальной турбинки для всего типоразмерного ряда затруднен. В итоге характеристика расходомера ухудшается и уменьшается диапазон измерений. Кроме того, при прохождении лопаток турбинки мимо электродов величина тока в измерительной цепи импульсно возрастает и усиливает процесс коррозии лопаток турбинки и электродов (скорость коррозии зависит от количества воды). При этом отложения продуктов коррозии на их поверхности изменяют проводимость между вращающейся турбинкой и неподвижными электродами, что сказывается на точности измерений.

Технический результат изобретения упрощение конструкции, увеличение срока службы и повышение точности измерения расходомера.

Указанный результат достигается тем, что в расходомере задний торец ступицы турбинки снабжен двумя симметричными относительно оси турбинки сегментными выступами, выполненными из диэлектрического материала, при этом задний обтекатель имеет цилиндрическое углубление, в которое входят сегментные выступы, а два электрода диаметрально установлены в заднем обтекателе напротив сегментных выступов.

На фиг. 1 представлен расходомер, продольный разрез; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1.

Резистометрический расходомер содержит корпус 1, турбинку 2, ступицу 3 турбинки, ось 4, передний подшипник 5 скольжения, задний подшипник 6 скольжения, передний обтекатель 7, снабженный струенаправляющими ребрами, задний обтекатель 8, снабженный струенаправляющими ребрами, два электрода 9 и 10, регистрирующее устройство 11, включающее частотомер и счетчик импульсов.

Резистометрический расходомер работает следующим образом.

В результате движения воды в корпусе 1 турбинка 2, закрепленная на оси 4, установленной в переднем и заднем подшипниках 5 и 6, вращается со скоростью, пропорциональной расходу воды. Частота вращения турбинки 2 измеряется на основе бесконтактного резистивного способа. При вращении турбинки 2 сегментные выступы ступицы одновременно проходят в непосредственной близости от электродов 9 и 10, находящихся под напряжением, и изменяют (увеличивают) сопротивление воды В измерительной цепи формируется электрический сигнал, частота импульсов которого равна числу оборотов турбинки, умноженному на число два (за один оборот турбинки 2 сегментные выступы ступицы 3 дважды проходят мимо электродов 9 и 10). По количеству импульсов, замеренных частотомером, счетное устройство определяет расход воды исходя из того, что скорость вращения турбинки пропорциональна скорости движения воды.

После тарировки на заданный диапазон расходов воды в регистрирующее устройство 11 вводится зависимость расхода воды от числа импульсов, что позволяет измерять значение расхода воды, соответствующее контрольному моменту времени.

Передний обтекатель 7 расходомера образует резкое сужение потока перед турбинкой 2, что служит выравниванием эпюры скоростей и расширяет диапазон измерений. Струенаправляющие ребра переднего и заднего обтекателей 7 и 8 хорошо турбулизируют поток и позволяют расширить диапазон измерений в сторону малых расходов воды.

На линейность шкалы измерения при малых расходах воды влияет сопротивление в подшипниках скольжения. С целью уменьшения сопротивления подшипники должны изготавливаться из часовых камней (например, рубин, агат и т.п.), а наконечники оси из твердых материалов (например, иридий, осьмий, тантал).

На электроды расходомера в зависимости от режима его работы, диапазона измеряемых скоростей может быть подано как постоянное, так и переменное напряжение.

Конструкция ступицы с выступающими на ее заднем торце сегментными выступами и установка электродов в заднем обтекателе позволяют подобрать оптимальную конструкцию турбинки с любым числом лопастей, что улучшают характеристику расходомера, увеличит диапазон и точность его измерений.

Измерение частоты вращения турбинки бесконтактным резистивным способом не вызывает процесса коррозии в измерительной цепи при любом качестве воды и точность измерений не ухудшается, а срок службы расходомера увеличивается.

Турбинка со ступицей изготавливаются из диэлектрика материала малой плотности (например, из полимерного материала), что обеспечивает снижение сопротивления турбинки, улучшает характеристику расходомера и снимает нагрузку с подшипников, что удлиняет срок их службы и соответственно срок службы расходомера.

Использование: в измерительной технике для измерения расхода воды в системах теплоснабжения и водоснабжения. Сущность изобретения: с целью упрощения конструкции, увеличения срока службы и повышения точности измерения расходомер включает корпус, турбинку, передний и задний обтекатели. Задний торец ступицы снабжен двумя симметричными относительно оси турбинки сегментными выступами, выполненными из диэлектрического материала. Задний обтекатель имеет цилиндрическое углубление, в которое входят сегментные выступы. Два электрода установлены диаметрально в заднем обтекателе напротив сегментных выступов. 2 ил.

РЕЗИНОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР, состоящий из корпуса и расположенной внутри турбинки, ось которой установлена в подшипниках, укрепленных соответственно в переднем и заднем обтекателях, снабженных струенаправляющими ребрами, двух диаметрально расположенных электродов, введенных в корпус, и соединенного с ним регистрирующего устройства, отличающийся тем, что задний торец ступицы турбинки снабжен двумя симметричными относительно оси турбинки сегментными выступами, выполненными из диэлектрического материала, причем задний обтекатель имеет цилиндрическое углубление, в которое входят сегментные выступы, а два электрода диаметрально установлены в заднем обтекателе напротив сегментных выступов.