ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2009 года по МПК G01F1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов в напорных трубопроводах как одностороннего, так и двустороннего действия, например, в трубопроводах поршневых насосов.

Известна конструкция расходомера (а.с. СССР №170702, кл. G01F; 42е1; 1964), содержащего трубопровод с контролируемой средой, тахометрическое устройство, ротор, вращающийся со скоростью, пропорциональной объемному расходу, расположенный между завихрителем и струевыпрямителем, создающими разность давлений для уравновешивания лобового сопротивления ротора и жиклера в центральной части завихрителя, выполняющего роль золотника с обратной связью, обеспечивающего равновесие сил, приложенных к ротору.

В такой конструкции прибора вращение ротора будет происходить только при движении жидкости в прямом направлении. При движении жидкости в обратном направлении ротор будет вращаться неравномерно или вовсе не будет вращаться, так как он будет прижат потоком к ступице завихрителя.

Известен расходомер (а.с. СССР №221337, кл. G01F 01/10, 1967), содержащий корпус, струенаправляющий аппарат, выполненный в виде неподвижных винтовых лопастей, магнит, выполненный в виде намагниченного по оси цилиндра, расположенного в кольцевом зазоре, образованном корпусом и магнитом, выпрямляющий аппарат, выполненный в виде неподвижных прямых лопастей.

В таком расходомере измеряемая среда, проходя через винтовые лопасти струенаправляющего аппарата, закручивается вокруг оси расходомера и увлекает тело вращения. При движении среды в противоположном направлении тело вращения вращаться не будет, так как прямые лопасти выпрямляющего аппарата параллельны оси цилиндрического тела вращения.

Недостатком расходомера является то, что он имеет невысокий диапазон измеряемых расходов и низкую чувствительность на малых расходах.

Известен датчик турбинного расходомера (а.с. СССР №257778, кл. 42е1; МПК С01F; УДК 681.121.46; 1969), содержащий корпус, струенаправляющий аппарат, турбинку и узел съема сигнала, в котором перед турбинкой установлены тела обтекания, выполненные в виде венца радиально расходящихся и имеющих угловой сдвиг относительно лопастей турбинки спиц, укрепленных на ступице, которая связана со ступицей турбинки.

Измерение расхода таким датчиком осуществляется при движении среды только в прямом направлении. При движении среды в обратном направлении возможно неравномерное вращение турбинки.

Известен турбинный датчик расхода (а.с. СССР №323658, кл. G01F 1/10, 1972), отличающийся по а.с. №257778 тем, что с целью повышения точности и расширения диапазона при измерении расходов реверсивных потоков в нем с другой стороны турбинки установлены тела обтекания, выполненные в виде венца радиально расходящихся, имеющих угловой сдвиг относительно лопастей турбинки спиц, укрепленных на ступице, которая жестко или упруго связана со ступицей турбинки.

Известен также турбинный преобразователь расхода (а.с. СССР №521462, кл. G01F 1/12, 1976), содержащий корпус, струенаправляющий аппарат с компенсаторами вязкости в виде тела обтекания, струевыпрямляющий аппарат, чувствительный элемент в виде аксиальной турбинки, а также узел съема сигнала. В случае реверсивных потоков на передних торцах лопастей струевыпрямляющего аппарата также установлено тело обтекания.

Недостатком датчика и преобразователя является то, что при движении среды в прямом и обратном направлениях турбинка изменяет направление вращения, что усложняет узел съема сигнала.

Два последних прибора обладают наибольшим числом существенных признаков и поэтому выбраны в качестве прототипов.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения расхода и количества текучей среды как в прямом, так и в обратном направлениях, измерение расхода в трубопроводах поршневых насосов и определение их основных характеристик, таких как коэффициент подачи, действительная и теоретическая подачи, а также определение протечек в клапанах.

Это достигается тем, что в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом, в котором расположены входной струенаправляющий аппарат, турбинка, установленная в подшипниковых опорах, выходной струенаправляющий аппарат, а также узел съема сигнала, угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона (закрутки) ребер входного струенаправляющего аппарата и противоположен с ним по направлению.

Технический результат достигается также в другом случае, когда угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона лопастей турбинки и совпадает с ним по направлению.

На фиг.1 показан общий вид турбинного расходомера, в котором угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона (закрутки) ребер входного струенаправляющего аппарата и противоположен с ним по направлению.

На фиг.2 показан общий вид турбинного расходомера, в котором угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона лопастей турбинки и совпадает с ним по направлению.

Турбинный расходомер (фиг.1, 2) состоит из корпуса 1 с измерительным каналом 2, в котором расположены входной струенаправляющий аппарат 3, турбинка 4, установленная в подшипниковых опорах, выходной струенаправляющий аппарат 5, а также узел съема сигнала 6.

Турбинный расходомер (фиг.1) работает следующим образом. Измеряемая среда, двигаясь в прямом направлении через входной струенаправляющий аппарат 3, воздействует на турбинку 4 и приводит ее во вращение. Узел съема сигнала 6 преобразует обороты турбинки в пропорциональный расходу сигнал. При движении среды в противоположном направлении через выходной струенаправляющий аппарат 5 измеряемая среда воздействует на турбинку с другой стороны и приводит ее во вращение. Так как угол наклона (закрутки) выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона (закрутки) ребер входного струенаправляющего аппарата, но направлен в противоположную сторону, то турбинка будет вращаться в одном и том же направлении.

Турбинный расходомер (фиг.2) работает следующим образом. Измеряемая среда, двигаясь в прямом направлении через входной струенаправляющий аппарат 3, воздействует на турбинку 4 и приводит ее во вращение. Узел съема сигнала 6 преобразует обороты турбинки в пропорциональный расходу сигнал. При движении среды в противоположном направлении через выходной струенаправляющий аппарат 5, турбинка 4 вращаться не будет, так как угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона лопастей турбинки и совпадает с ним по направлению. Поток будет направлен параллельно плоскости лопастей турбинки, поэтому вращательный момент создаваться не будет.

Такая конструкция расходомера позволяет определить расход и количество среды, протекающей как в прямом, так и в обратном направлениях. В трубопроводах поршневых насосов это позволяет определить основные характеристики насосов, такие как действительная подача, коэффициент подачи, теоретическая подача, а также перетечки в клапанах. В связи с тем что турбинка не меняет направление вращения при изменении направления движения измеряемой среды, повышается диапазон и точность измерения реверсивных потоков.

Использование: для измерения расхода жидкостей и газов в напорных трубопроводах. Сущность заключается в том, что турбинный расходомер содержит корпус с измерительным каналом, в котором расположены входной струенаправляющий аппарат, турбинка, установленная в подшипниковых опорах, выходной струенаправляющий аппарат, а также узел съема сигнала, при этом угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона (закрутки) ребер входного струенаправляющего аппарата и противоположен с ним по направлению. Технический результат: повышение точности и расширение диапазона измерения расхода и количества текучей среды как в прямом, так и в обратном направлениях, измерение расхода в трубопроводах поршневых насосов и определение их основных характеристик, таких как коэффициент подачи, действительная и теоретическая подачи, а также определение протечек в клапанах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом, в котором расположены входной струенаправляющий аппарат, турбинка, установленная в подшипниковых опорах, выходной струенаправляющий аппарат, а также узел съема сигнала, отличающийся тем, что угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона (закрутки) ребер входного струенаправляющего аппарата и противоположен с ним по направлению.2. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что угол наклона (закрутки) ребер выходного струенаправляющего аппарата равен углу наклона лопастей турбинки и совпадает с ним по направлению.