УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТЕКУЧИХ СРЕД Российский патент 1998 года по МПК G01F1/42 

Изобретение относится к устройствам для измерения объемного расхода текучих сред в непрерывном потоке методом переменного перепада давления с использованием кольцевых камер отбора и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, газовой и нефтехимической промышленности.

Известен расходомер переменного перепада давления, содержащий сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием и мембраной, на которой закреплены тензорезисторы, соединенные с преобразователем (авт.св. СССР N 1509598, кл. J 01 F 1/36, 1986).

Этот расходомер обеспечивает достаточно высокую чувствительность измерения, однако надежность его невелика вследствие хрупкости мембраны.

Известна камера для расходомерной диафрагмы, содержащая диафрагму, которая вставляется в рабочее пространство через окно (патент СССР N 1498399, кл. J 01 F 1/34, 1989).

Эта камера позволяет без перекрытия измерительного участка трубопровода производить смену расходомерной диафрагмы, в результате чего значительно снижаются потери измеряемой среды.

К недостаткам камеры следует отнести сложность в изготовлении, невозможность использования данной конструкции в трубопроводах с высоким давлением и при измерении среды с твердыми включениями, а также невозможность измерения при движении среды в противоположных направлениях без замены диафрагмы, т.е. камера не отвечает требованиям универсальности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство сужающее быстросменное. Устройство содержит сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием, корпус, крышку, уплотнительное кольцо по окружности диафрагмы, винтовой механизм для поджатия диафрагмы, камеры и отверстия для отбора перепада давления (ТУ 51-72-87. Устройства сужающие быстросменные. УДК 681.12, Тюменский центр стандартизации и метрологии N 069/01131 от 24.04.87).

Это устройство имеет ряд недостатков. Оно не обладает универсальностью вследствие невозможности измерения расхода при движении среды в противоположных направлениях без замены диафрагмы.

Надежность измерения устройства невысока вследствие того, что при измерении расхода среды при высоком давлении значительно возрастает усилие разрыва, действующее на конструкцию в целом, кроме того, нарушается герметичность вследствие деформации диафрагмы при использовании способа прижатия диафрагмы местными винтовыми механизмами.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства и повышение его надежности.

В результате решения этих задач осуществляется:
возможность использования устройства и установленной в нем диафрагмы для измерения расхода текучих сред, в том числе и с твердыми включениями при высоком (до 160 кг/см²) давлении в любом направлении без замены диафрагмы на другую;
высокая герметичность;
уменьшение усилий разрыва на устройство в целом.

Технический результат заключается в реализации перечисленных факторов.

Для достижения этого технического результата в устройстве для измерения расхода текучих сред, включающем установленное между подводящим и отводящим трубопроводами сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием, зажатой в корпусе с крышкой винтовым механизмом и снабженной уплотнительным кольцом, размещенным в кольцевой канавке, камеры и отверстия для отбора перепада давления, в корпусе между винтовым механизмом и диафрагмой соосно трубопроводу размещено подвижное кольцо, установленное с возможностью перемещения вдоль оси трубопровода, причем уплотнительное кольцо обращено выступающей из кольцевой канавки частью к торцу подвижного кольца. В зазоре между корпусом и подвижным кольцом соосно трубопроводу установлено кольцо в канавке, образующее уплотнение по всей плоскости контакта с внутренней поверхностью подвижного кольца. Диафрагма снабжена дополнительным уплотнительным кольцом, расположенным на противоположной плоскости симметрично уплотнительному кольцу.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше прототипа являются наличие подвижного кольца, опирающегося на одно из уплотнительных колец, расположенных симметрично по окружности диафрагмы с противоположных ее сторон, и наличие еще одного уплотнительного кольца между корпусом и подвижным кольцом.

Благодаря перечисленным отличительным признакам обеспечивается высокая надежность устройства из-за плотного, исключающего деформацию, зажатия диафрагмы между крышкой и подвижным кольцом. Совокупность элементов, а именно указанное расположение кольцевых канавок с уплотнительными кольцами и подвижного кольца обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей, а именно: возможность использования одной и той же диафрагмы для измерения потоков текучей среды в противоположных направлениях, ограничивает воздействие текучей среды высокого давления в пределах кольцевых камер отбора перепада давления, тем самым значительно снижая усилие разрыва, действующее на все устройство в целом.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства, продольный разрез.

Устройство для измерения расхода текучей среды содержит диафрагму 1 с отверстием 2, зажатую в корпусе 3 с крышкой 4 через подвижное кольцо 5 винтовыми механизмами 6 и 7. Диафрагма 1 снабжена расположенными симметрично с противоположных сторон в кольцевых канавках уплотнительными кольцами 8 и 9. Подвижное кольцо 5 обращено торцовой частью к выступающему из кольцевой канавки кольцу 8 или 9 и герметизировано уплотнительным кольцом 10 по всей плоскости контакта кольца 10 с внутренней поверхностью подвижного кольца 5. Сверху устройства расположена накладка 11, образующая полость 12. Для отбора перепада давления служат кольцевые камеры 13 и 14, отверстия 15.

В соответствии с правилами измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами (РД 50-213-80М, изд-во стандартов, 1982) необходимо периодически производить монтаж и демонтаж диафрагмы. С использованием предлагаемого устройства это происходит следующим образом. Снимают накладку 11, винтовыми механизмами 6 и 7 перемещают подвижное кольцо 5 в крайнее левое положение, после чего извлекают диафрагму 1. После контроля диафрагмы 1 и при необходимости ее замены устанавливают диафрагму 1 в устройство, винтовыми механизмами 6 и 7 перемещают подвижное кольцо 5 в крайнее правое положение, при этом подвижное кольцо 5 плотно и без деформации диафрагмы зажимает ее между корпусом 3 и крышкой 4, образуя кольцевую камеру 13 и 14 для отбора перепада давления в отверстия 15 установленным образом. При этом обеспечивается высокая герметичность зазоров между крышкой 4 и диафрагмой 1 и подвижным кольцом 5 и диафрагмой 1, а также корпусом 3.

При необходимости измерения расхода текучей среды в противоположном направлении диафрагму 1 разворачивают на 180^o, а отбор перепада давления производят через противоположно расположенные отверстия 15.

В случае измерения текучей среды, имеющей твердые включения, предложенная конструкция исключает перетекание из полости корпуса 3 в полость кольцевой проточки подвижного кольца 5 и крышки 4. Устройство позволяет производить измерение расхода при высоком (до 160 кг/см²) давлении, специального контроля за состоянием уплотнительных колец 8, 9, 10 не требуется. При монтаже и демонтаже диафрагмы и отборе перепада давления не требуется специальных устройств и площадок.

Опытный образец устройства изготовлен и прошел испытания.

Изобретение предназначено для измерения объемного расхода текучих сред при высоком давлении. В корпусе с крышкой винтовыми механизмами через подвижное кольцо зажато сужающее устройство в виде диафрагмы. С противоположных сторон диафрагмы в кольцевых канавках расположены уплотнительные кольца. Устройство имеет высокую надежность и обеспечивает измерение расхода при движении среды в противоположных направлениях с использованием одной и той же диафрагмы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения расхода текучих сред, включающее установленное между подводящими и отводящими трубопроводами сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием, зажатой в корпусе с крышкой винтовым механизмом и снабженной уплотнительным кольцом, размещенным в кольцевой канавке, камеры и отверстия для отбора перепада давления, отличающееся тем, что устройство снабжено размещенным в корпусе между винтовым механизмом и диафрагмой соосно трубопроводу подвижным кольцом, установленным с возможностью перемещения вдоль оси трубопровода, причем уплотнительное кольцо обращено выступающей из кольцевой канавки частью к торцу подвижного кольца. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в зазоре между корпусом и подвижным кольцом соосно трубопроводу установлено кольцо в канавке, образующее уплотнение по всей плоскости контакта с внутренней поверхностью подвижного кольца. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диафрагма снабжена дополнительным уплотнительным кольцом, расположенным на ее противоположной плоскости симметрично уплотнительному кольцу по п.1.