Устройство для создания,воспроизведения и измерения расхода Советский патент 1983 года по МПК G01F25/00 G01F1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ишользовано при градуировке и поверке ) счетчиков количества н .расходомеров, при заправке я дозаправке гидравлических систем летательных аппаратов, в частнорти, в условиях невесомости, при дози ровании жидких и газообразных прод}гктов в различных отраслях промышленности. Известны устройства для создания, воспроизведения и измерения расхода жидкости,содержащие нагнетательные устройства, расходные и мерные баки, устройства взвешивания, сливные емкости и системы трубопроводов (11 Недостатками этих устройств являются большие габариты, сложность конструкции, значительные капитальные и эксплуатащсонные затраты, особенно при создании, воспроизведении и измерении больших расходов низкокипящих и агрессивных жидкостей, сравнительио низкая точность, а также невозможность их . Применения в условиях невесомости. Известны также устройства для создания, воспроизведения и измерения расхода,содер.жзщие нагнетательный, задающий я измерительный узлы, включающие в себя два напорных бака с нагнетательной сливной и выходной камерами, приемный резервуар с приемнымн лотками, испытательный участок и запорно-регулирующую арматуру. Требуемое значение расхода задается сменными диафрагмами с калиброванными отверстиями 2. Недостатками известных устройств являются сравнительно небольшой диапазон расходов ограниченный размерами напорных баков и высотой вертикального участка трубопровода, жачительнью их габариты, особенно при создании больших расходов, и, соответственно, большие затраты на их изготовление, невозможность использования в условиях невесомости, снижение точности измерений вследствие наличия пульсаций напора и расхода. Целью изобретения является повышение точностн воспроизведения н измерение расхода и расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для создания, воспроизведения и измерения расхода, содержащем нагнетательный задающий и измернтельный узлы и запорнорегулнрукнцую арматуру, задающий и измерит тельный узлы вьшолнены совместно в виде установленных с возможностью относительного вращения полого сосуда и размещенного в не заборного устройства, сообщенного с отводяг шей магистралью, канал которого проходит через осевое отверстие в сосуде, причем отношение меридианального размера заборного ус: тройства к ширине сосуда менее 0,25. Внутренние торцовые поверхности сосуда .снабжены радиальными лопастями, причем высота лопастей составляет 0,1-0,3 ширины сосуда. На фиг. I и 2 схематически изображено предлагаемое устройство. Устрсжство состоит из ротора 1 в виде полото сосуда привода 2, заборной трубки 3, устройств 4 и 5 соответственно для подачи рабочей жидкости в ротор и отвода ее из ротора, устройства б для задания и измерения радиального перемещения заборной трубки, устройства 7 для задания и контроля частоты вращения ротора, лопастей 8. Устройство работает следующим образом. С помощью привода 2 ротор 1 раскручивается, после чего в него подается рабочая жидкосп через устройство 4. Устройством 6 перемещают заборную трубку в кольцевом слое жидкости до положе ш, обеспечивающего Требуемый расход при данной частоте вращения ротора, которое контролируется устройством 7. При зтом рабочая жидкость поступает по заборной трубке, например, в проверяемый прибор, откуда может быть возвращена в ро- тор 1. При измерении расхода газа вращают забортную трубку 3 относительно полого сосуда 1. Для увеличения диапазона расходов ротор 1 к заборная трубка 3 устанавливаются с возможностью взаимного вращения. Величину расхода определяют из соотношения . flrKujRS, где К - тарнровочнь1й коэффициент; UJ - частота вращения ротора; S - площадь входного сечения; R - радиус установки входного сечения заборной трубки. Регулироваш{е расхода осуществляется с помощью устройств 6 и 7. Лопасти 8 снижают проскальзыванне жидкости относительно ротора. Минимальные частота вращения и степеиь заполнения ротора дам конкретного радиуса установа входного отверстия заборного устройства определяется из условия создания требуе мого расхода в отводящей магистрали. С целью обеспечения эффекта самовсасьгаания, ifanpHMep, при работе устройства от посторонней емкости, в частности, в условиях невесомости, целесообразно поддерживать степень заполнения внутреннего пространства ротора равной или близкой к единице. В этом случае подаод и отвод рабочей цкды осуществляют, например, с помснцью коаксиально расположенных трубок (камер), проходящих через ось вращения ротора, снабженных по Периферия наружной трубки уплотнениями для герметизации внутренией полости ротора. При работе устр жства жидкость всасывается, напри.мер, через зазор между трубками в замкнутую полость ротора. Отвод жидкости при этом осуществляют по внутренней трубке, образую-, щей общий канал с заборным устройством, изолированный от межтрубного пространства. Размещение уплотнений для герметизащш ротора на сравнительно Небольщом диаметре наружной трубки способствует повышению надежности иресурса устройства. Эффект самовсасывания может быть достигнут путем создания определенного профиля наружной поверхности заборного устройства, например треугольного, обеспечивающего понижение давления в следе жидкости за ним: В зтом случае устройство подачи жищсости в ротор совмещают с заборным устройством, и сообщают Канал подаода жидкости с зoнJC)й пониженного давления. Для увеличения диапазона расходов целесообразно устанавливать ротор и заборное устрой ство с возможностью взаимного вртщения И реверЬа направления вращения. Заборное устройство может включать в себя один, два и более отводных каналов, прием ные отверстия которых, с одинаковыми или различными проходными сечениями, располагают в жидкости иавстречу вектору ее окружной скорости. Возможно симметричное расположение каналов относительно оси вращения при этом для устранения гидродинамического влияния одной части заборного устройства на другую целесообразно размещать их с некоторым смещением вдоль оси вращения. При различных проходных сечениях и радиусах установа входных отверстий заборного устройства появляется возможность создания ряда независимых потоков, характеризующихся различными параметрами. Это достигается тем, что к отводящим каналам заборного ус тройства подключают соответствующее количество присоединительных магистралей с установленными в них потребителями pacxojti. В сочеташш, например, с автоматической их коммутацией, создание и воспроизведение ряда независимых потоков способствует расширению сферы использования устройства. Подача жидкости в ротор может осуществляться по закольцованной и разомкнутой системе. В первом случае жидкость Из potopa по заборному устройству поступает в присоединительную магистраль с установленными на ней испытуемыми устройствами или приборами и через устройство подвода возвращается в ротор. Во втором случае жидкость подается в ротор от посторонней емкости. Последняя, при необхоЬ мост;и, может быть снабжена устройствами для стабшшзащш напора и, например, в условиях практической невесомости, вытеснительнс (жстемой с применением эластичной диафрагмы или полости, обеспечивающей, в частности, повторный запуск или работу устройства. Для снижения механических потерь целесообразно часть устройства подвода жидкости совмещать с ротором и выполнять, например, в виде разгоиных тарелок, конусов, радиальных каналов или лопаток. Подвод жидкости осуществляют непосредственно как на поверхность кольцевого слоя жидкости в роторе, так и в зону ее отбора. Последнее целесообразно осуществлять с помощью радиальных каналов или одного целевого канала, встроенных в одну и боковых стенок ротора и сообщенных с внутренним пространством ротора посредством отверстий, расположенных в зоне отбора жидкости. Воздействие на расход осуществляется путем изменения напора Н на входе в заборное устройство и /или потерь ЛИ на местных сопротивлениях измерительного тракта. Регулирование напора Н целесообразно осуществлять, например, изменением относительной частоты вращения ротора, радиуса R установа центра входного отверстия заборного устройства, площади S проходного сечения входного отверстия, степени заполнения ротора жидкосрю. При зтом во всех случаях предварительно определяют характеристики Q f(H) или . Q f(R) и т. п. При настройке на заданный расход путем изменения гидравлического сопротивления, например, установкой в присоединительной магистрали сменных диафрагм или дроссельиьп вентилей, также предварительно определяется зависимость Q f (ЛЬ) или Q f (о(), где oL- параметр местного сопротивления. Возможно также осуществление комбиниро ванной настройки на заданный расход, при этом предварительно определяется совокупная характеристика, например, Q f(H, ДЬ). При тарировке один из аргументов ( Н ял8 4 h) изменяется непрерьшно, а другой - дискретно. При применений вентилей целесообразно дискретно изменять величину напора (угловую скорость, радиус и т. д.), при использова1аш сменных диафрагм - плавно изменять напор. Для измерения массового расхода текучей среды устройство снабжают плотномерами или ,датчикамн температуры и давления. Для повышения точности при работе по закольцованной схеме устройство целесообразно снабдить зле-. ментамн, термостатирующими рабочую среду.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ, ВОСПЮИЗВЕДЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА срде сащее нагнетательный, задаюцат и измерительный узлы и запорнотрегулнрующую арматуру, отличающееся тем, что, с далью повышения точности воспроизведения н измерения расхода, и расширения области примене- ния, задающий и измерительный узлы вьтолнены совместно в виде установленных с возможностью относительного вращения полого сосуда и размещенного ч нем заборного устройства, сообщенного с отводящей магистралью, канал которого проходит через осевое отверстие в сосуде, причем отношение меридианального размера заборного устройства к ширине сосуда менее 0,25. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что внутренние торцовые поверхности сосуда снабжень радиальными лопастями, причем высота лопастей составляет 0,1- 0,3 ширины сосуда.