Турбосиловой расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/12 

2.Рааяодомвр по п. 1, отличающийся тем. что грузы выполнеиы в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней,

3.Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что система грузов выполнена в виде отрезков гибких тяговых органовс распределенной массой, один конец которых закреплен на ступице одной турбинки JC образованием плеча приложения сил поворота, а другой - на внутренней поверхности полости в ступице второй турбинки, причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления.

Изобретение относится к технике измерения массового расхода потоков жидкости или газа и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для учета и точного дозирования различных жидкостей кли газбв в единицах массы.

Известны турбосиловые расходомеры , основанные на зависимости от массового расхода эффекта силового воздействия, сообщающего потоку ускорения вращения. Турбосиловые расходомеры могут быть как с внешним приводом, например электроприводом, так и с закручиванием потока за счет его потенциальной энергии lj.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является турбосиловой расходомер, содержащий установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узЛЫ с-Ыема сигнала . .

Скорость вращения турбинок GJ пряМО пропорциональна объемному расходу потока Q, угол сдвига (f турбинок друг относительно другар(} Частное от деления угла (s на скорость вращения Ci дд«т интервал времени ui за который турбинки, вращаясь, проходят этот угол. Это время ut , измеряемое по.времени сдвига двух соседних импульсов, генерируемых тахометрическими преобразователями, прямо пропорционально массовому расходу /) Q.

К недостаткам расходомера можно отйести наличие пружины,которая является

Причиной нестабильной работы массовго расходомера в различных условиях i Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в турбосиловом расходомере содержащем установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой,посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узлы съема сигнала, М(}ментопередающий узел выполнен в виде центробежного механизма с систмой уравновешенных грузов, установленных диаметрально противоположно ; возможностью поворота в ступице одной турбинки и соединенных кулисным механизмом со ступицей второй турбинки.

При этом грузы выполнены в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней.

Кроме того, система грузов выполнена в виде отрезков гибких тяговых органов с распределенной массой, оди конец которых закреплен на ступице одной турбинки с образованием плеча приложения силы поворота, а другой - на внутренней поверхности полости в ступице второй турбинки, причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления.

На фиг. 1 изображен схематически турбосиловой расходомер; на фиг 2 разрез А-А на фиг, 1; на фиг; 3 и k - то же, дополнительные варианты. 3 Турбосиловой расходомер состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором во входном 2 и выходном 3 стру .евыпрямителях в подшипниковых опорах установлены соответственно винтовые турбинки 3 и 6, имеющие различный угол установки лопастей, Тахометрические датчики 7 и 8, турбин ки S и 6 установлены на корпусе 1. Между этими турбинками (фиг.2) в плоскости, перпендикулярной оси вра. щения, размещаются грузы 9 каждый из которых связан с цапфами 10 тур- бинки 6 цилиндрическими шарнирами 1 а с цапфами 12 турбинка 5 кулисами 13. При этом на турбинке 5 установле шестерня I (фиг. 3)1 Отрезки гибких тяговых органов (цепей) 15 закреплены на выступе 16 (фиг, ). Турбосиловой расходомер работает следующим образом. При движении через корпус 1 расходомера потока жидкости или газа турбинки 5 и 6 под воздействием это го потока начинают вращаться в одну сторону. При этом турбинка 6, имеющая меньший угол установки лопастей, будет стремиться вращаться с большей скоростью, чем турбинка 5 имеющая больший угол установки. При отставании турбинки 5 Ьт турбинки 6 произойдет сдвиг грузов 9 относительно первоначального положения. Противодействовать этому смещению грузов будет момент их центробежных сил, появляющийся при сдвиге, В случае неменяющегося расхода в определенном положении момент центробежных сил этих грузов относитель но оси вращения будет уравновешен моментом,сдвигающим грузы, т.е. разностью моментов воздействия жидкости на турбинки 5 и 6, Турби ки будут вращаться с одной скоростью, но сдвинутые друг относительно друга в отличие от первоначального по,ложения. Разность моментов воздей1ствия потока на турбинки 5 и 6 и на грузы 9 равна А (1о, где К - постоянная величина, характеризующая геометрические параметры турбинок; плотность вещества потока; объемный расход вещества; 00 угловая скорость вращения турбинок. Момент от центробежных сил запишется следующим образом: ..h, - масса каждого груза; R - радиус вращения грузов; h - кратчайшее расстояние от шарнира 11 до направления действия центробежной силы. Так как скорость вращения обеих турбинок пропорциональна объемному расходу потока, т,е. О) К (1, то при равенстве получим з) Величина h пропорциональна углу относительно сдвига турбинок (р . И значит FPгде А - обобщенный постоянный член, , характеризующий геометрию турбинок, величину и размещение грузов между ними. Перемножение ср и GO дает нам величину массового расхода П ( Определение d) производится одним из тахометрических датчиков, а определение угла (j) производится по запаздыванию сигнала на свой тахометрический датчик, например 1, от турбинки 5 относительно сигнала от турбинки 6 датчику 8, В рабочем положении грузы показаны пунктирно на фиг, 2. На фиг. 3 изображен дополнительный вариант выполнения устройства турбосилового центробежного расходомера. Отличие от расходомера на фиг, 1 заключается лишь в виде соединения грузов с турбинками. Здесь грузы 9 выполнены в виде зубчатых секторов, которые связаны с шестерней И турбинки 5 и шарнирно крепятся к турбинке 6, Работа такого устройства аналогична работе устройства, изображенного на фиг, 1. Разность моментов воздействия потока на турбинки 5 и & посредством шестерни И передается на грузы 9, центры тяжести которых смещаются относительно оЬщей линии, соединяющей их в начальном положеНИИ. Появляется момент 0т центробежных сил этих грузов, противодействующий смещению. Чем больше сдвиг грузов , тем больше момент центробежных сил, противодействующий смещению При достижении равенства момента сдвигающего моменту центррбежн| х сил относительное движение турбинок прекращается. В случае постоянного расхода вещества скорость вращения обеих турбинок прямо пропорциональна объемному расходу потока, а угол относительного сдвига турбинок его плотности . На фиг. изображен еще один дополнительный вариант выполнения турбосилового расходомера.В этом варианте роль грузов выполняют отрезки тяговых органов 15,которые одним своим концом закреплены на выступе 16 турбинки 6, а другим на внутренней поверхности ступицы тУрбинки 5. Длина этих отрезков больше минимального расстояния между точками закрепления их концов. При наличии движения измеряемой среды под действием разности моменто воздействия потока на турбинки после ние придут в движение и«будут разворачиваться. При этом центр тяжести отрезков будет менять свое положение и момент центробежных сил будет расти. 8 одном из положений момент центробежных сил уравновесит разность моментов воздействия потока на турбинки. Каждому объемному значению расхода потока будет соответствовать совершенно определенная скорость вращения турбинок, пропорциональная объемному расходу, и определенный угол относительного разворота турбинок, пропорциональный плотности потока. Испог(ьзование такого турбосилового расходомера позволит избавиться от гистерезисных явлений, присущих массовым расходомерам с двумя упруго связанными турбинками, уменьшить влияние температуры на их показания, что является причиной нестабильной работы расходомеров с упругой связью. Кроме того, диапазон измеряемых расходов с помощью последних невелик изза ограничений по линейности характеристики пружины. Применение турбосиловых расходомеров с центробежным механизмом связи позволит увеличить этот диапазон в 2-3 раза.

/f-/

Фг/f.J

ФШ