ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЙ ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2008 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения расхода жидкостей и газов в напорных трубопроводах, например переменно-направленных расходов в трубопроводах поршневых насосов.

Известны однострунные счетчики количества жидкости, содержащие крыльчатку, которая установлена на осях в вихревой камере корпуса с входным и выходным каналами, расположенными на одном уровне, тангенциально к вихревой камере под углом друг к другу или соосно (Киясбейли А.Ш., Лифшиц Л.М. Первичные преобразователи систем измерения расхода и количества жидкостей. М: Энергия, 1980, с.14, рис.12, с.41, рис.32, 33).

Известен также турбинно-тангенциальный расходомер, содержащий цилиндрическую камеру с входным и выходным тангенциальными каналами, тангенциальную турбинку, установленную на подшипниковых опорах соосно камере, турбулизаторы потока, расположенные на торцовых стенках камеры, узел съема сигнала (а.с. СССР №1015251, G01F 01/06, 1983).

Недостатками этих приборов является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях крыльчатка изменяет направление вращения, что усложняет конструкцию узла съема сигнала, а также сравнительно невысокий диапазон измерения расходов вследствие низкой чувствительности на малых расходах и повышенные потери напора на больших расходах.

Известен датчик расхода топлива, содержащий корпус с цилиндрической камерой, тангенциальным входным каналом и выходным каналом, расположенным в торце рабочей камеры, чувствительный элемент в виде прямолопастной турбинки с расположенным соосно с ней кольцом, примыкающим к ступице турбинки (а.с. СССР №1151823, G01F 1/06, 1985 г.).

Известна также конструкция тангенциального тахометрического расходомера, содержащего размещенную в корпусе измерительную камеру с тангенциальным входом и аксиальным выходом на одной из торцовых поверхностей камеры, турбинку, установленную в измерительной камере на оси и преобразователь числа оборотов турбинки (а.с. СССР №1368639, G01F 1/08, 1988 г.).

Недостатком таких расходомеров является то, что число оборотов турбинки при движении среды в прямом направлении через тангенциальный вход и в противоположном направлении со стороны аксиального канала будет различным при одном и том же расходе. Это усложняет конструкцию узла съема сигнала. Кроме того, при движении среды со стороны аксиального канала потери напора будут увеличиваться.

Известен одноструйный счетчик количества текучей среды (варианты) (патент России №2156442, класс G01F 1/08, БИ №26, 20.09.2000 г.). Счетчик содержит корпус с впускным и выпускным каналами и камерой (кассетой), в котором расположена тангенциальная крыльчатка. Во входном окне камеры размещен струенаправляющий аппарат в виде жалюзийной решетки. Пластины решетки ориентированы длинными сторонами параллельно оси вращения крыльчатки, установлены под разными углами атаки и образуют пакет щелевых конфузоров, углы схождения которых имеют общую вершину, расположенную в пределах радиуса крыльчатки на геометрической линии, параллельной оси ее вращения. При соосных диаметральных впускном и выпускном каналах жалюзийная решетка выполнена экранирующей поперечное сечение входного окна камеры и проходной, если патрубки расположены тангенциально.

Такие счетчики обладают улучшенными метрологическими характеристиками при измерении потоков в прямом направлении.

Недостатком этих счетчиков является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях число оборотов крыльчатки будет разным, а крыльчатка будет менять направление вращения, что приводит к ухудшению метрологических характеристик и усложнению узла съема сигнала.

Известен датчик расхода (а.с. RU №2184939, кл. G01F 1/05, 2001), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, кольцевое тело с лопастями, а также узел съема сигнала, в котором входной патрубок корпуса выполнен тангенциальным, или корпус выполнен с идентичными входным и выходным тангенциальными патрубками, которые одинаково расположены относительно корпуса.

Известен также расходомер жидких сред (а.с. RU №2079811, кл. G01F 1/10, 1997), содержащий корпус с рабочей полостью, в которой установлен чувствительный элемент в виде крыльчатки, входное и выходное калиброванные отверстия, связанные с этой полостью, а также узел съема сигнала, в котором входное и выходное отверстия образуют совместно с рабочей полостью охватывающий крыльчатку канал и могут быть выполнены перпендикулярно к оси крыльчатки.

Недостатком этих приборов является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях крыльчатка изменяет направление вращения. Это усложняет узел съема сигнала и ухудшает метрологические характеристики приборов.

Последние расходомеры имеют наибольшее число существенных признаков с предлагаемым и поэтому выбраны в качестве прототипов.

В основу предлагаемого изобретения положена задача расширения диапазона и точности измерения расхода, а также количества жидкости, протекающей как в прямом, так и в обратном направлениях в результате обеспечения вращения крыльчатки только в одном направлении независимо от направления движения потока.

Поставленная задача решается тем, что входное и выходное отверстия расположены тангенциально по отношению к измерительной камере и турбинке и образуют совместно с измерительной камерой два охватывающих турбинку канала.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения расхода и количества жидкости, протекающей как в прямом, так и в обратном направлениях (например, в трубопроводах поршневых насосов), упрощение конструкции узла съема сигнала, возможность определения таких параметров поршневых (дозировочных) насосов, как теоретическая и действительная подача, коэффициент подачи, а также возможность определения перетечек во впускном и выпускном клапанах.

Это достигается тем, что в тангенциальном турбинном расходомере, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями и измерительной камерой с расположенной в ней тангенциальной турбинкой, входное и выходное отверстия выполнены тангенциально по отношению к измерительной камере и турбинке и образуют совместно с измерительной камерой два противоположно направленных канала для движения переменно-направленного потока с обеспечением вращения турбинки только в одном направлении.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид тангенциального турбинного расходомера.

Предлагаемый тангенциальный турбинный расходомер содержит корпус 1 с входным 4 и выходным 5 отверстиями, измерительной камерой 2, в которой на подшипниковых опорах соосно камере с возможностью осевого перемещения и вращения установлена тангенциальная турбинка 3, узел съема сигнала 6.

Тангенциальный турбинный расходомер работает следующим образом: жидкость, двигаясь в прямом направлении, через отверстие 4, попадая в измерительную камеру 2, проходит через в канал А, воздействует на турбинку 3, приводя ее к вращению, и выходит через тангенциальное отверстие 5, а двигаясь в обратном направлении, через тангенциальное отверстие 5, попадая в измерительную камеру 2, проходит через канал Б, воздействует на турбинку 3 с противоположной стороны, приводя ее во вращение, и выходит через отверстие 4. Узел съема сигнала 6 преобразует вращение турбинки в пропорциональный сигнал. При этом турбинка вращается только в одном направлении независимо от направления движения потока.

Это значительно упрощает конструкцию узла съема сигнала и повышает точность измерения расхода и количества жидкости (в частности) переменно-направленных потоков.

Изобретение может быть использовано для измерения расхода в закрытых напорных трубопроводах, например расходов в трубопроводах поршневых насосов. Расходомер содержит корпус с измерительной камерой и установленной в ней на оси в подшипниковых опорах тангенциальной турбинкой, узел съема сигнала частоты. Входное и выходное отверстия корпуса расположены тангенциально по отношению к измерительной камере и турбинке и образуют совместно с измерительной камерой два охватывающих турбинку канала для движения переменно-направленного потока с обеспечением вращения турбинки только в одном направлении. Изобретение повышает точность измерения при движении потока в прямом и обратном направлении и позволяет упростить узел съема сигнала. 1 ил.

Тангенциальный турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительной камерой, входным и выходным отверстиями, тангенциальную турбинку, установленную на подшипниковых опорах соосно камере, и узел съема сигнала, отличающийся тем, что входное и выходное отверстия выполнены тангенциально по отношению к турбинке и измерительной камере и образуют совместно с измерительной камерой два охватывающих турбинку канала для движения переменно-направленного потока с обеспечением вращения турбинки только в одном направлении.