РОТАМЕТР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК G01F1/22 

Изобретение относится к области приборостроения, предназначено для измерения расхода жидкости или газа в широком диапазоне расходов и может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

Известен расходомер [1] , содержащий корпус с каналом подвода, центральный элемент, закрепленный в отверстии корпуса и имеющий глухие торцевые сверления. Одно из глухих торцевых сверлений сообщено с каналом подвода, другое является каналом отвода и имеет конический участок. На корпусе и на центральном элементе имеются центрирующие пояски, на которых герметично установлена прозрачная трубка с возможностью углового поворота относительно центрального элемента, кроме того, расходомер содержит поплавок, установленный в кольцевой полости между внутренней поверхностью трубки и коническим участком центрального элемента и подпружиненным пружиной в сторону конуса. Расходомер содержит также устройство регулирования расхода.

Недостатком данной конструкции является то, что расходомер имеет много деталей и сложен при сборке.

Известно устройство [2] ротаметра, содержащее корпус в виде цилиндрической трубки, внутри которой установлен второй обтекаемый с двух сторон корпус с несколькими продольными пазами. Внутри второго корпуса находится поплавок. Причем второй корпус закрыт с выходного конца.

Недостатком данного расходомера является низкая точность из-за большой нелинейности, т.к. при движении поплавка происходит истечение жидкости через пазы. При истечении образуются завихрения, возникают местные сопротивления, что в свою очередь влияет на поток на входе в измерительную трубку, где расположен поплавок.

Известен поплавковый расходомер [3], содержащий корпус с цилиндрическим каналом, установленный в нем поплавок, корпус выполнен в виде двух полуцилиндров, установленных с постоянным зазором между ними, при этом ширина зазора равна разности радиусов канала и поплавка, а толщина стенки корпуса равна длине поплавка, которая определяется соотношением l=(50-100)(R-r), где l - длина поплавка, R - радиус канала, r - радиус поплавка.

Недостаток данного расходомера заключается в том, что он имеет сравнительно большие габариты и массу при измерении расхода в большом диапазоне значений.

Известен измеритель расхода газа и жидкости [4], содержащий цилиндрическую измерительную трубку, направляющий стержень с винтовыми канавками и кольцевой поплавок, винтовые канавки выполнены в виде многозаходной резьбы с переменным шагом.

Недостаток этого измерителя расхода заключается в снижении точности из-за дополнительного учета скорости вращения поплавка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения расхода газа [5], содержащее трубку переменного сечения с расположенным в ней поплавком с пружиной и ограничителем хода поплавка. В верхней части поплавка установлен элемент в виде гофра, а трубка выполнена цилиндрической и на ее внутренней поверхности попарно симметрично закреплены пластины трапецеидальной формы с широким основанием, обращенным к входу трубки.

Недостаток данного устройства заключается в том, что пружина со временем теряет свою упругость. Нужны более частые градуировки. Симметричное размещение отдельных пластин в трубке затруднительно. Все это ведет к снижению точности показаний расхода.

Целью изобретения является повышение точности измерений расхода.

Цель достигается тем, что в ротаметре, содержащем цилиндрическую наружную трубку с внутренним каналом с расположенным в нем поплавком и ограничителями движения, а также нанесенной шкалой, при этом цилиндрическая трубка выполнена прозрачной, фланцы, внутрь трубки введена по плотной посадке втулка с не менее чем двумя пазами, выполненными в виде усеченного конуса, при этом узкое основание паза обращено к входу в трубку, а широкое - к выходу из трубки, причем длина паза больше хода поплавка, ротаметр скреплен с помощью шпилек.

Согласно второму варианту в ротаметре, содержащем цилиндрическую наружную трубку с внутренним каналом с расположенным в нем поплавком и ограничителями движения, а также с нанесенной шкалой, при этом цилиндрическая трубка выполнена прозрачной, фланцы, внутрь трубки введена по плотной посадке втулка с не менее чем двумя пазами, причем одна сторона паза выполнена по образующей цилиндрической внешней поверхности втулки, а другая - под углом, обеспечивающим необходимый коэффициент расхода, при этом узкое основание паза обращено к входу в трубку, а широкое - к выходу трубки, причем длина пазов больше хода поплавка, ротаметр скреплен с помощью шпилек.

Новым и существенным в данном изобретении является то, что внутрь цилиндрической трубки введена втулка, а во втулке выполнены пазы либо в виде усеченного конуса, либо одна сторона паза выполнена по образующей наружной цилиндрической поверхности, а другая - под углом. Угол получают расчетным путем для создания необходимой конусности. Узкое основание пазов обращено к входу в трубку, а широкое к выходу. Втулка в трубку введена по плотной посадке, что устраняет возможные истечения жидкости через зазоры. Предлагаемое изобретение показано на фиг. 1-4. Фиг.1, 3 - общий вид ротаметра; фиг.2 - сечение А-А фиг.1; фиг.4 - сечение Б-Б по фиг 3.

Ротаметр состоит из стеклянной цилиндрической трубки 1 и втулки 2 и фланцев 3, 4. Втулка 2 в трубку 1 введена по плотной посадке. Втулка 2 снабжена пазами 5. Длина пазов 5 больше хода поплавка. На фланцах 3, 4 закреплены ограничители хода 6 поплавка 7. Ротаметр скреплен с помощью шпилек и гаек 8, 9 (фиг 1, 2). Во втором варианте (фиг. 3, 4) в стеклянную цилиндрическую трубку 1 по плотной посадке вставлена втулка 2. В каждой части втулки 2 выполнен паз 5, одна стенка паза 5 выполнена по направляющей наружной цилиндрической поверхности втулки 10, а другая 11 - под углом к продольной оси, определяющим расход. Шкала показана условно.

Устройство для измерения расхода жидкости работает следующим образом. При подаче потока жидкости поплавок 7 поднимается вверх, скорость потока жидкости в сечении втулки 2 (фиг.1, 2) уменьшается вследствие увеличения площади сечения, через которое движется жидкость, т.к. пазы 5 (фиг.1, 2) обращены узкой стороной к входу, а широкой - к выходу трубки, т.е. поток движется, как в конусной трубке. В момент, когда вес поплавка 7 уравновесится силой гидродинамического воздействия потока жидкости, подъем поплавка 7 прекращается и расход жидкости регистрируется по высоте подъема поплавка 7.

Источники информации
1. А.с. 1719901, G 01 F 1/22.

2. Балдин А.А. и др. Ротаметры. Л., Машиностроение. - Л. отд., 1983 г., 200 с. стр.14, рис 2(в).

3. А.с 1735716, G 01 F 1/22.

4. А.с. 1779940, G 01 F 1/22.

5. А.с. 1315808 ,G 01 F 1/22.

Изобретение предназначено для измерения расхода жидкости или газа в широком диапазоне расходов. Внутрь прозрачной наружной цилиндрической трубки ротаметра введена по плотной посадке втулка с не менее чем двумя пазами. В одном варианте пазы выполнены в виде усеченного конуса, во втором варианте одна сторона паза выполнена по образующей цилиндрической внешней поверхности втулки, а другая - под углом, обеспечивающим необходимый коэффициент расхода. Узкое основание пазов обращено к входу в трубку, а широкое - к ее выходу. Ротаметр скреплен с помощью шпилек. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений расхода. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротаметр, содержащий цилиндрическую наружную трубку с внутренним каналом с расположенным в нем поплавком и ограничителями движения, а также с нанесенной шкалой, при этом цилиндрическая трубка выполнена прозрачной, фланцы, отличающийся тем, что внутрь трубки введена по плотной посадке втулка с не менее чем двумя пазами, выполненными в виде усеченного конуса, при этом узкое основание паза обращено к входу в трубку, а широкое - к выходу из трубки, причем длина пазов больше хода поплавка, ротаметр скреплен с помощью шпилек. 2. Ротаметр, содержащий цилиндрическую наружную трубку с внутренним каналом с расположенным в нем поплавком и ограничителями движения, а также с нанесенной шкалой, при этом цилиндрическая трубка выполнена прозрачной, фланцы, отличающийся тем, что внутрь трубки введена по плотной посадке втулка с не менее чем двумя пазами, причем одна сторона паза выполнена по образующей цилиндрической внешней поверхности втулки, а другая - под углом, обеспечивающим необходимый коэффициент расхода, при этом узкое основание паза обращено к входу в трубку, а широкое - к выходу трубки, причем длина паза больше хода поплавка, ротаметр скреплен с помощью шпилек.