РОТАМЕТР Российский патент 1997 года по МПК G01F1/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к измерителям расхода жидкой или газообразной среды.

Наибольшее распространение в технике получили стеклянные ротаметры для местного измерения расхода, представляющие собой вертикальную стеклянную трубу конического сечения, вмонтированную в корпус расширяющимся концом вверх, внутри которой находится поплавок, перемещаемый потоком среды (1).

В зависимости от верхнего предела измерения изменяются габариты устройства чем выше предел, тем больше диаметр и высота трубки. Для обеспечения широкого диапазона измерений необходим набор ротаметров различных типов.

Известен расходомер, содержащий набор измерительных узлов с различными диапазонами измерения расходов, выполненных в виде канавок прямоугольного поперечного сечения с переменной глубиной по длине, в которых перемещаются цилиндрические поплавки; каналы соединены между собой последовательно с помощью трубок (2).

Все измерительные узлы одновременно воспринимают действие измеряемой среды, а показание снимают с того из узлов, поплавок которого расположен рядом с центральной частью соответствующего диапазона измерения.

Такие конструкции из-за большого количества измерительных узлов обладают большими габаритами и трудно поддаются калибровке.

Известен ротаметр подобного типа, содержащий набор измерительных трубок с нанесенными на них шкалами, установленных в общем корпусе, поплавки различной массы и формы, входные и выходные патрубки, входной и выходной коллекторы, устройство фиксации поплавков (3).

Недостатком устройства является его большие габариты.

Наиболее близким аналогом изобретения является ротаметр, содержащий измерительную конусную трубку с помещенным внутри нее поплавком, наружный кожух, охватывающий конусную трубку с образованием байпасного канала, входной и выходной патрубки, пакет тонкостенных трубок, установленный на входе измерительной трубки (4).

В этой конструкции наличие байпасного канала и пакета тонкостенных трубок позволяет повысить точность измерения путем уменьшения влияния изменения вязкости измеряемой среды. Обеспечивается это тем, что при изменении вязкости среды перераспределяется расход жидкости через трубу и байпасный канал, а это в свою очередь позволяет сохранить стабильность перемещения поплавка при изменении вязкости жидкости.

Недостатком известного расходомера является то, что возможности такой конструкции ограничены верхним пределом измерений, который определяется габаритами измерительной трубки, и для увеличения верхнего предела измерения необходимо использовать трубки большего диаметра и высоты.

Техническим результатом от использования изобретения является изменение диапазона измерений в ту или иную сторону при использовании единственной стандартной измерительной трубки, если величину потока через нее регулировать с заданным коэффициентом пропорциональности путем изменения проходного сечения байпасного канала. Благодаря этому, несмотря на увеличение верхнего предела измерений, габариты ротаметра остаются небольшими.

Для этого в ротаметре, содержащем конусную трубку с поплавком, наружный кожух, схватывающий конусную трубку с образованием байпасного канала, входной и выходной патрубки, согласно изобретению, на выходе байпасного канала установлена сменная дискообразная перегородка со сквозными отверстиями, изменяющими проходное сечение байпасного канала в заданной пропорции по отношению к сечению выходного отверстия конусной трубки.

Кроме того, ротаметр может быть снабжен по крайней мере одним регулировочным винтом, изменяющим проходное сечение одного из отверстий сменной перегородки, наружный кожух ротаметра может быть выполнен из прозрачного материала, а на конусной трубке нанесена шкала.

Кроме того, ротаметр снабжен рассекателем входного потока, установленным в полости между входным патрубком и наружным кожухом.

Набор сменных дискообразных перегородок обеспечивает различные коэффициенты деления потоков между полостями измерительной трубки и байпасного канала, которые для удобства могут быть заданы кратными, например, десяти. При этом одна и та же стандартная измерительная трубка с относительно небольшим верхним пределом измерения в стандартном кожухе может быть использована для измерений существенно больших расходов среды.

Регулировочным винтом достигается прецизионная подстройка коэффициента деления потоков.

При измерении расходов прозрачных сред наиболее предпочтителен кожух, через который непосредственно считываются показания со шкалы измерительной трубки. Если среда непрозрачная, то может быть использована иная система считывания показаний, например электрическая передача показаний.

Наличие рассекателя входного потока предотвращает при большом напоре проброс среды в измерительную трубку, обеспечивая одинаковые условия для поступления среды в полости трубки и байпасного канала.

На чертеже изображен ротаметр.

Он содержит измерительную конусную трубку 1 с поплавком 2, наружный кожух 3, образующий с конусной трубкой байпасный канал 4, сменную дискообразную перегородку 5 с отверстиями 6, входной патрубок 7, выходной патрубок с гайками 9 и 10, регулировочный винт 11 с гайкой 12, рассекатель потока 13, вкладыш с ребрами 14.

Ротаметр работает следующим образом.

Входной поток через патрубок 7 и рассекатель 13 поступает в полости измерительной трубки 1 и байпасного канала 2. Благодаря наличию сменной перегородки 5 с отверстиями 6, потоки распределяются между полостями в заданной пропорции. Эта пропорция задается числом, диаметром и длиной отверстий и может быть предварительно отрегулирована до кратного значения с помощью регулировочного винта 11 с гайкой 12. При снятии результата измерения результат, снятый визуально со шкалы 15 измерительной трубки на уровне верхнего торца поплавка или переданный электрическими средствами, умножается на коэффициент пропорциональности, нанесенный на сменную перегородку. Имея набор таких сменных перегородок, можно с помощью одной и той же измерительной трубки изменять пределы измерений в широком диапазоне.

Очевидно, что такие ротаметры устанавливаются в трубопроводах, ожидаемый расход среды в которых приблизительно известен заранее. Как правило, в этих случаях используют разнообразные типы ротаметров.

С другой стороны, имея в наличии некоторое количество стандартных измерительных трубок одного типа с относительно небольшим верхним пределом измерения, можно, используя различные перегородки, проводить измерения в трубопроводах с различными значениями расходов среды. При этом габариты измерителей практически не увеличиваются.

Калибровка таких ротаметров также не представляет сложности и может быть произведена при последовательном подключении образцового прибора.

Использование: в измерительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит входной патрубок 7, рассекатель потока 13, измерительную трубку 1 с поплавком 2, байпасный канал 4, образованный между трубкой 1 и наружным кожухом 3, сменную перегородку 5 с отверстиями 6, регулировочный винт 11, гайки 9, 10, 12, выходной патрубок 8, вкладыш с ребрами 14. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ротаметр, содержащий конусную трубку с поплавком, наружный кожух, охватывающий конусную трубку с образованием байпасного канала, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что на выходе байпасного канала установлена сменная дискообразная перегородка со сквозными отверстиями, изменяющими проходное сечение байпасного канала в заданной пропорции по отношению к сечению выходного отверстия конусной трубки. 2. Ротаметр по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним регулировочным винтом, изменяющим проходное сечение одного из отверстий сменной перегородки. 3. Ротаметр по п. 1, отличающийся тем, что наружный кожух выполнен из прозрачного материала, а на конусной трубке нанесена шкала. 4. Ротаметр по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен растекателем входного потока, установленным в полости между входным патрубком и наружным кожухом.