Тахометрический расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/10 

1 Изобретение относится к приборостроению, и предназначено для ис пользования в расходометрии, в част ности в шариковых расходомерах с гид родинамически подвешиваемым шаровым ротором. По основному авт. св. № 489951 известен расходомер, содержащий корпус с проточным каналом, образованным тремя последовательно и соосно расположеннь1ми в нем участками сужением на входе рабочей камеры, рабочей камерой с расширенным поперечным сечением, и сужением на выходе рабочей камеры, в которой свободно размещен шаровой ротор с диаметральным сквозным отверстием в теле и источником постоянного магнитного поля, вектор намагниченности которого направлен вдоль оси отверстия, и узел съема сигнала, расположенный вне корпуса на участке рабоче камеры в плоскости вращения шарового poTdpa и источника магнитного поля D Недостатком известного расходомер является низкая точность и малый ресурс, обусловленные прецессией, оси вращения шара. Следс;твием этого является необходимость установки в расходомере трех узлов съема сигнала для обеспечения надежности регистрации частоты вращения шарового ротора Кроме этого, прецессия оси вращения шара приводит к периодическому образованию срывных течений при его обтекании, вызывающих изменение частоты вращения шара и, на некоторых режимах, выбрасывание его из положения гидродинамического равновесия и удары о стенки камеры. Цель изобретения - повышение точности и увеличение ресурса работы. Поставленная цель достигается тем, что в тахометрическом расходо.мере, содержащем корпус с проточным каналом, образованным тремя последовательными рабочими участками - суже нием на входе рабочей камеры, рабоче камерой с расширенным поперечным сечением, и сужением на выходе рабочей камеры, в которой свободно размещен шаровой ротор с диаметральным сквозным отверстием в теле и источником магнитного поля, вектор намагниченно ти которого ориентирован в плоскости проходящей через ось отверстия, и узел съема сигнала, расположенный вн корпуса на участке рабочей камеры в ЗЗб плоскости вращения шарового ротора, поперечное сечение одного из рабочих участков проточного канала выполнено с различными поперечными размерами по осям симметрии. , На фиг. 1 - конструктивная схема тахомстрического расходомера, у которого поперечное сечение сужения (патрубка) на входе выполнено в виде овала |на фиг. 1 а и 1 б сечения А-А и Б-Б соответственней на фиг. 2 конструктивная схема тахометрическогс расходомера , у которого поперечное сечение рабочей камеры выполнено в виде эллипса (на фиг. 2 а и 2 б сечения А-Д и Б-Б соответственн ; на фиг. 3 - конструктивная схема расходомера, у которого поперечное сечение сужения на выходе выполнено в виде прямоугольника (на фиг. Заи 36 сечения А-А и Б-Б соответственно). Тахометрический расходомер . 1-3) содержит корпус 1 с проточным каналом, образованным тремя участками - сужением 2 на входе рабочей камеры 3 непосредственно рабочей камерой 3 и сужением k на выходе рабочей камеры. В рабочей камере свободно размещен шаровой ротор 5, имеющий в теле диаметральное сквозное отверстие 6 и источник постоянного магнитного поля, вектор намагниченности которого ориентирован в плоскости, проходящей через ось отверстия. Вне корпуса 1 на участке рабочей камеры установлен узел 7 съема сигнала. В рабочей камере, перед выходным сужением k, установлен ограничитель 8, препятствующий при отсутствии потока запиранию шаровым ротором отверстия в сужении на выходе. Поперечное сечение одного из участков, образующих проточный канал, выполнено с различными размерами по осям симметрии (т.е. вытянутой формы), , например, в виде эллипса, овала, прямоугольника. При выполнении суже- , ния на входе рабочей камеры с поперечным сечением вытянутой формы узел съема сигнала устанавливаетвя со стороны оси симметрии с коротким поперечным размером сечения. При выполнении поперечного сечения рабочей камеры или сужения на выходе ее такой (вытянутой) формы узел съема сигнала устанавливается со стороны оси симметрии с большим поперечным размером сечения.

Тахометриче ;кий расходомер работает следующим образом (фиг. 1)

В начальный момент шаровой ротор

5лежит на ограничителе 8. При подводе потока жидкости в рабочую камеру 3 через входное сужение 2 и отводе через выходное сужение k происходит гидродинамический подвес ротора 5. За счет наличия сквозного диаметрального отверстия 6 он начинает вращаться вокруг оси, перпендикулярной оси его отверстия 6 и продольной оси рабочей камеры 3- Поток жидкости отводится через выходное сужение 4. Частота вращения ротора 5, пропорциональная расходу жидкости, через камеру 3 регистрируется узлом 7 съема сигнала, например, индукционным преобразователем. Могут использоваться и преобразователи иных типов..

При этом за счет выполнения поперечного сечения входного сужения

2вытянутой фор(1 (фиг. 1) при переходе потока жидкости из сужения в камеру 3 происходит перестройка потока и возникают дополнительные токи, направленные от вытянутых сторон сужения 2 к плоскости, проходящей через продольную ось камеры

3и короткую сторону поперечного . сечения сужения 2. Взаимодействие этих токов со стенками отверстия

6шара 5 приводит к стабилизации оси вращения шара 5 и вращению его вокруг указанной оси. Установка узла 7 съема сигнала в плоскости вращения ротора-шара обеспечивает надежную регистрацию частоты его вращения.

В расходомере, представленном на фиг. 2, поперечное сечение камеры 3 выполненоэллипсовидной формы. При переходе потока жидкости из вход ного сужения 2 в камеру 3 происходитего перестройка и возникают дополнительные токи, направленные от краев сужения 2, расположенных в плоскости проходящей через продольную ось камеры 3 и короткуюполуось ее эллиг соидёльного сечения к плоскости, проходящей через длинную полуось ее эллипсоидального сечения и ее продольную ось. Взаимодействие этих токов с отверстием 6 шара 5 также приводит к стабилизации оси вращения шара и вращению последнего в плоскости, проходящей через большую полуось эллипсоидального сечения камеры 3 и ее продольную ось. Уст-ановка узла съема в этой плоскости обеспечивает надежную регистрацию частоты вращения шарового ротора 5«

Перестройка потока при его переходе из камеры 3 в сужение на выходе ее приводит к дополнительной стабилизации от вращения шара 5 в рассмотренном положении.

В варианте расходомера по фиг. 3 вытянутая (прямоугольная) форма придана поперечному сечению сужения k на выходе рабочей камеры 3. При переходе потока жидкости из камеры 3 в сужение k происходит его перестройка и возникают дополнительные токи, направленные от периферии камеры 3 к плоскости, перпендикулярной удаленным-друг от друга сторонам прямоугольного поперечного сечения. Взаимодействие этих токов с отверстием 6 шара приводит к стабилизации оси вращения последнего и вращению его в указанной плоскости Установка в этой плоскости узла съема сигнала 7 также обеспечивает надежную регистрацию частоты вращения шара 5.

Стабилизация оси вращения шара 5 позволяет избежать использования в расходомере нескольких узлов съема сигнала. Стабилизация оси вращения .шарового ротора 5 приводит также к стабилизации обтекающего его потока, значительному уменьшению амплитуды колебаний его в камере 3 под действием Гидродинамических сил, что в свою очередь исключает возможность его ударов о стенки камеры 3 и спосоствует увеличению ресурса расходомера и повышению точности измерений. Этим определяется и экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения. .

.ТЕХОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР по авт. св. № 89951, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения ресурсу работы , поперечное сечение одного из рабочих участков проточного канала выполнена с различными поперечными размерами по осям симметрии.