СЧЕТЧИК-РАСХОДОМЕР Российский патент 2005 года по МПК G01F1/32 G01F15/12 

Изобретение относится к области измерения расходов жидкости или газов.

Вихревые расходомеры характеризуются явно выраженной зависимостью выходного параметра не только от расхода, но и от вязкости измеряемой среды.

Известен вихревой счетчик-расходомер (см. патент ФРГ №2028738, G 01 f 1/00, 1972 г.), содержащий корпус, струезакручивающий аппарат, приемник-преобразователь и дополнительный струезакручивающий аппарат с одинаковым направлением закрутки потока со струезакручивающим аппаратом.

Недостатком является влияние вязкости измеряемой жидкости на показания прибора и высокие необратимые потери напора.

Известен вихревой счетчик-расходомер (см. а.с. №437911 СССР, МКл. G 01 f 1/00, 1975 г., Бюл. №28), содержащий корпус, струезавихрительный аппарат, приемник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока.

Недостатком является снижение точности показаний прибора под влиянием изменяющейся вязкости и плотности измеряемой жидкости из-за наличия в ней частиц загрязнений в виде накипеобразований, ржавчины и окалины, которые приводят к наличию потерь напора в результате образования микрозавихрений, особенно в периферийном слое в месте нахождения приемника-преобразователя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения при различных расходах жидкости с изменяющейся вязкостью и плотностью за счет устранения процесса вращения жидкости в периферийной области расширяющейся части корпуса счетчика-расходомера в месте нахождения приемника-преобразователя.

Технический результат по обеспечению повышения точности измерения потока жидкости с изменяющейся вязкостью и плотностью достигается тем, что в вихревом счетчике-расходомере, содержащем корпус, струезавихрительный аппарат, приемник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока, в корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником, а на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приемником-преобразователем и струевыпрямителем выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата, при этом профиль криволинейных канавок выполнен в виде ″ласточкиного хвоста″.

На фиг.1 изображена схема счетчика-расходомера, на фиг.2 - внутренняя поверхность расширяющейся части корпуса счетчика-расходомера, на фиг.3 - профиль криволинейной канавки в виде ″ласточкиного хвоста″.

Счетчик-расходомер содержит корпус 1, струезавихрительный аппарат 2, формирующий патрубок 3, дополнительный струезавихритель 4, приемник-преобразователь 5 и струевыпрямитель 6. В корпусе 1 перед струезавихрительным аппаратом 2 по ходу поступления жидкости выполнена круговая канавка 7, соединенная с грязесборником 8, за которой установлена сетка 9, выполненная из биметалла, на внутренней поверхности расширяющейся части 10 корпуса 1 между приемником-преобразователем 5 и струевыпрямителем 6 выполнены криволинейные канавки 11, продольно расположенные от входного 12 к выходному 13 сечениям расширяющейся части 10, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата 2, при этом профиль криволинейных канавок 11 имеет вид ″ласточкиного хвоста″.

Как показывает практика эксплуатации, особенно в системах теплоснабжения, в трубопроводах, присоединенных к вихревым счетчикам-расходомерам, наблюдается интенсивный процесс образования накипеобразования, ржавчины и окалины, что приводит к изменению вязкости и плотности в измеряемом потоке жидкости.

Для снижения количества массы ржавчины и окалины, поступающей в струезавихрительный аппарат, перед ним в корпусе 1 устанавливается сетка 9, выполненная из биметалла. Измеряемый поток с твердыми частицами загрязнений, поступающий в корпус 1, контактирует с сеткой 9, в результате чего очищается от крупных частиц ржавчины и окалины, которые частично осаждаются в круговую канавку 7, а частично забивают ячейки сетки 9.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении жидкости в корпус 1 находящиеся в ней загрязнения в виде ржавчины и окалины отделяются от потока жидкости на сетке 9 и осаждаются в круговой канавке 7, из которой через грязесборник 8 удаляются вручную или автоматически (не показано), а также частично забивают ячейки сетки 9.

В связи с тем что между температурой жидкости, поступающей к измерительному устройству, и температурой от материала, контактирующего с окружающей средой, возникает перепад температур, который приводит к термовибрации сетки 9 (например, Дмитриев А.П. ″Биметаллы″ г.Пермь, 1991 г.), в результате осуществляется как бы стряхивание забившихся частиц ржавчины и окалины с сетки 9 в круговую канавку 7 с последующим накоплением в грязесборнике 8, из-за которого они удаляются вручную или автоматически (не показано).

В результате поддерживается постоянство пропускной способности биметаллической сетки 9. Измеряемый поток с мельчайшими частицами ржавчины и окалины, прошедшими через ячейки биметаллической сетки 9, поступает в струезавихрительный аппарат 2, где закручивается по часовой стрелке. Формирование наружной вращающейся струи происходит в сужении корпуса 1. Струезавихритель 4 закручивает поток против часовой стрелки, и формирование второй вращающейся струи происходит в патрубке 3. Эффективная площадь струезавихрителя 4 меньше, чем струезавихрителя 2, поэтому при слиянии внешней и внутренней вращающихся струй суммарная скорость и направление вращения отделяются внешней струей с большой мощностью, т.е. внутренняя струя тормозит вращение внешней.

Известно, что вязкость измеряемой среды уменьшает скорость вращения как внешней, так и внутренней струй, но т.к. уменьшение скорости вращения внутренней струи вызывает недостаточное уменьшение торможения результирующего вращающего потока из-за наличия в нем мельчайших частиц ржавчины и окалины, являющихся центрами микрозавихрения, то его скорость не остается неизменной.

Кроме того, наличие мельчайших частиц ржавчины и окалины интенсифицирует процесс накипеобразования при горячем водоснабжении, что, как известно, подтверждает практика эксплуатации. В результате наблюдается не только изменение плотности, но и вязкости жидкости. Это приводит к увеличению погрешности измерений приемника-преобразователя 5. Для поддержания скорости измеряемого потока неизменной при изменяющейся вязкости осуществляется дополнительное закручивание против часовой стрелки (противоположно направлению к струезавихрительному аппарату 2) периферийных слоев движущегося потока за счет перемещения его по продольно расположенным на внутренней поверхности расширяющейся части 10 корпуса 1 от входного сечения 12 к выходному сечению 13 криволинейных канавок 11 с профилем в виде ″ласточкиного хвоста″. Выполнение криволинейных канавок с профилем в виде ″ласточкиного хвоста″ в процессе закручивания обеспечивает поступление под действием центробежных сил мельчайших частиц ржавчины и окалины в полости с профилем в виде ″ласточкиного хвоста″, из которых они практически не поступают в измеряемый поток. Это приводит к дополнительному очищению измеряемого потока. В результате устраняется процесс образования микрозавихрений, т.е. наблюдается уменьшение торможения результирующего вращающегося потока и скорость его в зоне приемника-преобразователя 5 остается неизменной, следовательно, независящей от влияния процесса накипеобразования и наличия мельчайших частиц ржавчины и окалины, находящихся в измеряемом потоке.

Результирующая вращающаяся струя в зоне размещения приемника-преобразователя 5 совершает сателлоидные вращения вокруг оси прибира, создавая в приемнике-преобразователе периодический электрический сигнал пропорционально расходу.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение перед струезавихрительным аппаратом круговой канавки с грязесборником и расположенной за ней сеткой из биметалла повышает надежность работы при длительной эксплуатации путем устранения интенсивного засорения ржавчиной и окалиной струезавихрительного аппарата, а выполнение на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приемником-преобразователем и струевыпрямителем криволинейных канавок, продольно расположенных от входного к выходному сечению расширяющейся части и имеющих профиль в виде ″ласточкиного хвоста″, поддерживает постоянство скорости измеряемого потока вне зависимости от изменяющейся вязкости из-за процесса накипеобразования и наличия в ней мельчайших частиц окалины и ржавчины, что в конечном итоге повышает надежность и точность измерений. Кроме того, выполнение криволинейных канавок с профилем в виде ″ласточкиного хвоста″ обеспечивает дополнительную очистку измеряемого потока от загрязнений, увеличивая тем самым надежность и точность измерений при длительной эксплуатации.

Расходомер содержит корпус, струезавихрительный аппарат, приемник-преобразователь, струевыпрямитель. В центральной части струезавихрительного аппарата установлен дополнительный струезавихритель с противоположным направлением закрутки потока. В корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником. На внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приемником-преобразователем и струевыпрямителем выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата. Профиль криволинейных канавок выполнен в виде “ласточкиного хвоста” для дополнительной очистки измеряемого потока от мельчайших частиц ржавчины и окалины. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения жидкости с изменяющейся вязкостью и плотностью и имеет повышенную надежность при длительной эксплуатации в системах горячего водоснабжения. 3 ил.

Вихревой счётчик-расходомер, содержащий корпус, струезавихрительный аппарат, приёмник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока, отличающийся тем, что в корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником, а на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приёмником-преобразователем и струевыпрямителем выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата, при этом профиль криволинейных канавок выполнен в виде “ласточкина хвоста”.