ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2008 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно к приборам, предназначенным для измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а в частности к механическим расходомерам - счетчикам, регистрирующим общее количество жидкости, протекающей через них.

Известен механический расходомер-счетчик, содержащий корпус, головку, турбинку, передаточный и счетный механизмы (Справочник машиностроителя, т.2, М, 1963, стр.655-656)

Недостатки устройства:

- большая погрешность показаний (±2%), обусловленная тем, что крутящему моменту, возникающему под действием скоростного потока на предыдущую лопатку турбинки, противостоит момент, возникающий от действия меньшего скоростного потока из-за его закручивания на последующую ее лопатку. Это приводит к незакономерному затормаживанию вращения турбинки, следовательно, к искажению объема жидкости, проходящей через устройство;

- неудовлетворительная пропускная способность, обусловленная значительными потерями напора на участке устройства, вызванными заторможением турбинки при прохождении жидкости через устройство.

Известен также водосчетчик с винтовой вертушкой, состоящей из цилиндрического патрубка-барабана, винтовой вертушки, корпуса регулятора, передаточного и счетного механизмов (А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара. Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов. М., 1967, стр.35).

Недостатки устройства:

- большая погрешность показаний (до 3%), обусловленная тем, что встреча потока измеряемой жидкости с рабочей стенкой винтовой вертушки происходит с неодинаковой скоростью, а именно по мере удаления от центра она уменьшается, следовательно, имеет место склонность к уменьшению величины крутящего момента, а встреча с тыльной стенкой вертушки - к увеличению скорости встречи с потоком, следовательно, склонность к повышению тормозящего момента. Все это приводит к росту погрешности показаний, особенно в интервале малых расходов;

- трудоемкость изготовления, обусловленная наличием в конструкции деталей (корпус, винтовая вертушка, цилиндрический патрубок-барабан и направляющие аппараты), к которым предъявляются повышенные технологические требования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является скоростной многоструйный водосчетчик, состоящий из корпуса, турбинки, приводного валика входного и выкидного патрубков, передаточного и счетного механизмов (А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара. Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов, М., 1967, стр.25, рис.8).

Недостатки устройства:

- большая погрешность показаний, вызванная тем, что крутящему моменту, возникающему под действием скоростного потока, исходящего из нижнего ряда сопел на предыдущую лопатку турбинки, противостоит момент, возникающий от действия меньшего скоростного потока (из-за его закручивания в межлопаточных полостях) на последующую ее лопатку. Это приводит к незакономерному заторможению вращения турбинки и в конечном итоге к повышению погрешности, особенно при малых расходах (до ±5%) (стр.24 упомянутого источника);

- неудовлетворительная пропускная способность вследствие значительных потерь напора на участке устройства, вызванных в результате заторможения турбинки при прохождении измеряемой жидкости через устройство.

Задачей изобретения является разработка конструкции расходомера, обладающего низкой погрешностью показаний и повышенной пропускной способностью.

Указанная задача решается предлагаемым турбинным расходомером, включающим корпус, турбинку, приводной валик, входной и выкидной патрубки, передаточный и счетный механизмы.

Новым является то, что корпус снабжен входным диффузорным патрубком, переходящим в спиральный подвод, охватывающий кольцевую направляющую, снабженную лопатками, образующими наклонные каналы; турбинка выполнена в виде центробежного открытого колеса, ведущий диск который имеет на периферии лопатки, обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей, образующие вместе с крышками рабочую камеру, а тыльные стороны имеют гидродинамический профиль; крышка со стороны ведущего диска турбинки снабжена полой цилиндрической консолью, в которой установлен приводной валик, соединяющий турбинку со счетным механизмом через передаточный механизм.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого турбинного расходомера в частичном разрезе.

На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.

На фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.2.

Турбинный расходомер состоит из корпуса 1 (фиг.1), камерообразующих крышек 2 и 3, турбинки 4 с приводным валиком 5, подшипников скольжения 6 и качения 7, уплотнительной манжеты 8 и крышки 9.

Корпус 1 включает в себя входной диффузорный патрубок 10 (фиг.2), переходящий в спиральный подвод 11, охватывающий кольцевую направляющую 12 с лопатками 13.

Крышка 2, расположенная со стороны выхода жидкости, имеет патрубок с фланцем 14, а крышка 3 с противоположной стороны снабжена цилиндрической консолью 15, несущей на себе приводной валик 5.

Турбинка 5 (фиг.2) состоит из ведущего диска 16, на периферии которого расположены лопатки 17, плавно утолщающиеся к центру в направлении выхода жидкости и обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей 12, а тыльные стороны имеют гидродинамический профиль. Корпус 1 и крышки 2 и 3 соединены между собой шпильками 18.

Расходомер работает следующим образом.

Измеряемая жидкость из транспортирующего ее трубопровода (не показан) попадает в полость "а" диффузорного патрубка 10, а оттуда - в полость "б" спирального подвода 11. Из последнего она через каналы "в", образованные лопатками 13, направляется в полость турбинки 4. При выходе из каналов "в" она встречает на своем пути преграду в виде фронтальных стенок "г" лопаток 17. Происходит соударение потока жидкости со стенками лопаток 17. В результате поток жидкости часть своей энергии передает лопаткам 17 и через них турбинке 4. При этом сам поток отклоняется от фронтальной стенки лопаток 17 и, сохраняя вращательные движения, направляется в полость "ж", а оттуда в трубопровод (не показан), транспортирующий ее дальше. Вращение, полученное турбинкой 4 от потока жидкости, передается через приводной валик 5 и передаточный механизм счетному механизму (не показаны). Обтекание жидкости тыльной стенки лопаток 17 существенного влияния не оказывает на сопротивление вращения турбинки 4 из-за ее гидродинамического профиля.

Предлагаемый расходомер позволяет:

- снизить погрешность показаний благодаря введению всех лопаток турбинки одновременно в работу, достигнутому вследствие применения в конструкции спирального подвода и кольцевой направляющей жидкости;

- повысить пропускную способность благодаря равномерному распределению измеряемой жидкости по каналам направляющей и направлению выходящих из этих каналов потоков перпендикулярно к фронтальным стенкам лопаток, а также расположению последних на периферийном участке турбинки.

Изобретение относится к приборам, предназначенным для измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу. Сущность: устройство содержит корпус, турбинку, приводной валик, передаточный и счетный механизмы. Корпус снабжен входным диффузорным патрубком, переходящим в спиральный подвод, охватывающий кольцевую направляющую. Кольцевая направляющая снабжена лопатками, образующими наклонные каналы. Тур-бинка выполнена в виде центробежного открытого колеса, ведущий диск которого имеет на периферии лопатки. Лопатки обращены фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей. Причем тыльные стороны лопаток имеют гидродинамический профиль. Крышка со стороны ведущего диска турбинки снабжена полой цилиндрической консолью, в которой установлен приводной валик. Приводной валик соединяет турбинку со счетным механизмом через передаточный механизм. Технический результат: повышение точности измерений. 3 ил.

Турбинный расходомер, включающий корпус, турбинку, приводной валик, входной и выкидной патрубки, передаточный и счетный механизмы, отличающийся тем, что корпус снабжен входным диффузорным патрубком, переходящим в спиральный подвод, охватывающий кольцевую направляющую, снабженную лопатками, образующими наклонные каналы, турбинка выполнена в виде центробежного открытого колеса, ведущий диск которого имеет на периферии лопатки, обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей, образующей вместе с крышками рабочую камеру, а тыльные стороны упомянутых лопаток имеют гидродинамический профиль, крышка со стороны ведущего диска турбинки снабжена полой цилиндрической консолью, в которой установлен приводной валик, соединяющий трубку со счетным механизмом через передаточный механизм.