Вертикальный датчик шарикового расходомера Советский патент 1989 года по МПК G01F1/06 

(21)3683212/24-10

(22)13.12.84

(46) 23.04.-89. Бюл. № 15

(71)Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения

(72)С.А. Золотаревский, И.Н. Иванов и В.И. Федоров

(53) 621.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 690297, кл. G 01 F 1/05, 1974. Авторское свидетельство СССР № 315930, кл. G 01 F 1/00, 1970.

(54)(57) 1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ШАРИКОВОГО РАСХОДОМЕРА, содержащий корпус с кольцевой дорожкой качения и размещенным в ней шариком с ограничителем положения, входным и выходным патрубками, в котором размещен направляющий аппарат, узел съема сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения расхода, кольцевая дорожка качения образована вращением сторон угла oi , обращенного вершиной от центра вращения, симметричного относительно горизонтальной плоскости и сопряженного нижней стороной с дугой окружности радиуса не менее радиуса шарика R, вокруг продольной оси датчика, причем расстояние от вершины угла ot до точки сопряжения окружности с его нижней стороной не менее R/tgei/2.

2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что расстояние от вершины угла «i до точки сопряжения окружности с его нижней стороной составляет

R tii/2 + а);

где а 0,1-0,4.

3.Датчик попп. 1и2, отличающийся тем, что кольцевая дорожка качения ограничена коаксиальной продольной оси датчика цилиндрической поверхностью, расстояние от которой до вершины угла oi меньше

или равно

1)

S

(Л

4ь

Јь 4 1

Изобретение относится к вертикальным датчикам. Цель изобретения - расширение диапазона измерения расхода, повышение точности и увеличение ресурса устройства. Датчик содержит корпус с кольцевой дорожкой качения и размещения в ней шариком с ограничителем положения, входным и выходным патрубками, в котором размещен направляющий аппар, узел съема сигнала. Кольцевая дорожка образована вращением сторон угла , и ограничена коаксиальной продольной оси датчика цилиндрической поверхностью . 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1

Изобретение относится к вертикальным датчикам.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения расхода, повышение точности и увеличение ресурса устройства.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема вертикального датчика шарикового расходомера; на фиг, 2 -профиль дорожки качения; на фиг.З - то же, вариант.

Вертикальный датчик шарикового расходомера (фиг. 1) содержит корпус 1 с кольцевой дорожкой 2 качения, входным 3 и выходным 4 патрубками, в котором размещены втулка 5 с направляющим аппаратом 6 и ограничитель 7 положения шарика 8. На втул314

ке 5 закреплены струевыпрямитель 9 и втулка 10, обеспечивающая независимость показаний датчика при, его развороте относительно продольной оси.

Датчик работает следующим образом Поток измеряемой жидкости через входной патрубок 3 подается через струевыпрямитель 9 в центральный ка- нал втулки 10 и через выходной патрубок 4 отводится на слив. Одновременно за счет эжектирующего действия потока на выходе из указанного канала часть потока поступает через коль цевой канал, образованный втулками 5 и 10, в направляющий аппарат 6, выполненный в виде равномерно расположенных в горизонтальной плоскости тангенциальных отверстий, приобре- тая вращательное движение, и также через выходной патрубок 4 уходит на слив, сообщая одновременно за счет сил вязкостного трения вращательное движение жидкости в полости, огра- ничейной кольцевой дорожкой 2 качения и ограничителем 7. Указанное вращательное движение воздействует на шарик 8, заставляя его вращаться с частотой, пропорциональной -протека- ющему через датчик расходу измеряемой жидкости. Частота вращения шарика 8 регистрируется расположенным на наружной поверхности датчика (или технологического трубопровода, куда устанавливается датчик) узлом съема сигнала (не показан).

Кольцевая дорожка качения (фиг.2) образована вращением угла ACD, равного oi , обращенного вершиной С от центра вращения, симметричного отно сительно горизонтальной плоскости СК и сопряженного нижней стороной АС с дугой АЕ окружности радиуса, не менее радиуса R, шарика 8.

При малых частотах вращения шарика 8 (малых расходах через датчик) он катится по участку кольцевой дорожки 2 качения, принадлежащему дуге АЕ окружности, поднимаясь по ней на угол, определяемый соотношением действующих на него нескомпенсированной выталкивающей силы измеряемой жидкости, силы тяжести и центробежной силы. При этом, колебания шарика 8 в направлении, перпендикулярном направлению основного кольцевого движения, малы, так как малы действующие на него возмущающие гидродина,

. .Q -j2025 35

) е нм 55 и40

45

50

14

мические силы, и резонанс шарика 8 не происходит.

При увеличении расхода через датчик и частоты вращения шарика 8 он достигает точки А, где дуга АЕ окружности сопряжена со стороной СА угла ACD, т.е. касательная к ней в этой точке совпадает со стороной АС, наклон которой к горизонтали и-определяет угол подъема шарика 8. Величина отрезка АС выбрана так, что в случае касания шариком 8 кольцевой дорожки 2 качения в точке А между шариком 8 и стороной CD угла ACD появляется зазор, равный или больший нуля, что математически можно записать в виде AOR/tgod/2.

Для того, чтобы избежать периодических ударов шарика 8 о сторону CD угла ACD при его колебаниях в направлении, перпендикулярном направлению его основного кольцевого движения, целесообразно при касании шариком 8 точки А установить между ним и стороной CD угла ACD зазор а, оптимальная величина которого, позволяющая устранить указанные удары шарика 8 о сторону CD угла ACD и одновременно предотвратить появление гистерезиса в статической характеристике датчика, составляет (0,1 - 0,4)R. Математически это условие можно записать в виде

АС - R( + й)

где а 0,1-0,4.

Достигнув точки А, шарик 8 без остановки катится до стороны CD угла ACD, так как на участке АС угол наклона кольцевой дорожки 2 качения к горизонтали неизменен, а шарик 8 при неизменной частоте вращения переходит на несколько больший радиус вращения, что позволяет ему удержаться даже, при несколько большем угле наклона кольцевой дорожки 2 качения к горизонтали. Таким образом, при переходе шарика 8 с участка АЕ на участок АС имеет место положительная обратная связь, обеспечивающая его надежный прижим к сторонам АС и CD угла ACD.

При этом, так как угол ACD симметричен относительно горизонтальной плоскости СК, пути качения шарика 8 по сторонам АС и CD одинаковы, a era

ось вращения при качении перемещается параллельно самой себе. Это обеспечивает минимальное трение при качении шарика 8 по кольцевой дорожке 2 качения и увеличивает точность измерения расхода и ресурс устройства. Для упрощения технологии изготовления угол ACD кольцевой дорожки 2 качения может быть выполнен усеченным параллельной продольной оси датчика прямой (фиг. 3). При этом необходимо, чтобы шарик 8 не касался упомянутой усеченной стороны. Математически это условие записывается в виде

(r--7o О. Юsinoi/2

Физ.1

Фие.2

Редактор И. Дербак

Составитель В. Шалагин Техред Л.Сердкжова

Заказ 1883/38

Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М. Самборская

Подписное