Шариковый расходомер Советский патент 1993 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам для измерения расхода контролируемой среды и может быть использовано в технологических трубопроводах различных отраслей народного хозяйства. Известна конструкция шарикового расходомера, содержащая цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и аксиальным выходным патрубком и чувствительный элемент в виде шара.

Поток измеряемой среды, поступая в корпус через тангенциальный патрубок, приобретает вращательное движение и увлекает за собой шар, частота вращения которого пропорциональна расходу контролируемой среды. Недостатком данного решения является ограниченная область применения при измерении малых расходов из-за невозможности местного повышения скорости потока в зоне вращения шара по сравнению со скоростью в остальной части рабочего канала расходомера, а также ограниченный срок службы из-за износа шара.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является расходомер, содержащий корпус с входным тангенциальным патрубком, размещенный в корпусе шар в ограничительных кольцевых элементах, расположенного вне проточной части корпуса, выходной патрубок и узел съема сигнала. Поток измеряемой среды, поступая в проточную часть корпуса через тангенциальный патрубок, приобретает вращательное движение. Благодаря вязкому трению через кольцевую щель приводится во вращение жидкость в ограничительных кольцевых элементах, которая воздействует на шар и сообщает ему вращательное движение.

Недостатком данного решения является невысокая точность и ограниченный диапазон измерения из-за отсутствия прямого воздействия на чувствительный элемент расходомера измеряемой среды и иного конструктивного выполнения ограничителя, а также ограниченный срок службы из-за отсутствия разгрузки шара от вредного силового воздействия потока, вызывающего трение шара о детали корпуса и его износ.

Цель изобретения - повышение точности, расширение диапазона измерения и по00

с

VJ 00

ю

00

о о

вышение ресурса работы прибора. Указанная цель достигается тем, что в расходомере, содержащем корпус с проточной частью с входным тангенциальным патрубком; выходной патрубок, чувствительный элемент; ограничительный элемент, образующий с внутренними торцами корпуса кольцевую щель; канал; узел съема сигнала и блок обработки; ограничительный элемент выполнен в ;виде вь1ступ1а, имеющего форму тела враще нкя °распо 1о е нного на торцевой поверхности,, параллельной выходному патрубку в проточной части корпуса, высотой 0,5-0,9 высоты проточной части, причем ограничительный элемент образует в проточной части две полости, наружную, ограниченную наружной боковой стенкой выступа и внутренней боковой поверхностью корпуса, к которой подсоединен входной патрубок, и внутреннюю полость, ограниченную торцевой поверхностью выступа и противоположной торцевой стенкой корпуса, в которой размещен чувствительный элемент, а выходной канал внутренней полости соединен с выходным патрубком под углом 90°.

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез общего вида расходомера; на фиг. 2 показан горизонтальный разрез общего вида; на фиг. 3 дана схема основных сил, действующих на шар.

Расходомер (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с проточной частью и тангенциальным входным патрубком 2, а также выходным патрубком 3; крышку 4, шар 5, бесконтактный узел съема сигнала 6 и электронный преобразователь 7. В проточной части корпуса 1 расположен ограничительный элемент 9 в виде выступа, образующий наружную кольцевую полость 8, с которой соединен входной тангенциальный патрубок 2, и внутреннюю полость 10, ограниченную торцевой поверхностью выступа и противоположной торцевой поверхностью крышки корпуса, в которой в кольцевых ограничительных канавках 12 размещен шар. Внутренняя полость 10 через соосный с ней канал 11 соединена с выходным патрубком 3. Канал 11 может располагаться с любой

Формула изобретения

Шариковый расходомер, содержащий корпус с проточной частью с входным тангенциальным патрубком, выходной патрубок, чувствительный элемент, ограничительный элемент, образующий с внутренними торцами корпуса кольцевую щель, канал, узел съема и блок обработки

стороны внутренней полости в зависимости от необходимости того или иного расположения выходного патрубка.

Работа расходомера происходит следу- ющим образом.

Поток жидкости через тангенциальный входной патрубок 2 попадает в наружную кольцевую полость 8 и приобретает враща0 тельное движение. Одновременно с радиальной скоростью поток имеет и осевую составляющую скорости, благодаря которой происходит перемещение потока в корпусе от входного в выходной патрубок. Движу5 щийся поток, взаимодействуя с шаром 5, приводит его во вращение, которое фиксируется бесконтактным узлом съема сигнала и в виде электрических импульсов по линии связи поступает на электронный преобразо0 ватель, где превращается в электрический сигнал, пропорциональный расходу контролируемого потока. Благодаря наличию в корпусе выступающего ограничительного элемента 9 скорость потока во внутренней

5 полости 10, где размещен чувствительный элемент расходомера (шар), обеспечивается достаточной для получения хорошей метрологии даже при измерении меньших расходов по сравнению с теми, измерение

0 которых обеспечивают известные решения. Схема основных сил, действующих на шар расходомера в процессе его работы, представлена на фиг. 3. Со стороны движущегося потока на шар действует сила Fn,

5 которая слагается из радиальной РПр и осевой РПО составляющих, Радиальная составляющая приводит шар во вращение, а осевая прижимает его к деталям корпуса. Одновременно на шар при его вращении

0 действует центробежная сила Рц, которая направлена по радиусу от центра вращения. Из схемы видно, что составляющие силового воздействия на шар РПо и Рц, которые вызывают трение шара о детали корпуса и

5 его износ, взаимно вычитаются, в результате чего результирующая сила, прижимающая шар к деталям корпуса расходомера, уменьшается, а, следовательно, увеличивается ресурс работы прибора.

0

сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения и повышения ресурса работы, ограничительный элемент выполнен в виде выступа, имеющего форму тела вращения, расположенного на торцевой поверхности, параллельной выходному патрубку в проточной части корпуса, высотой 0,5-0,9 высоты проточной части, причем ограничительный элемент образует в проточной части две полости, наружную, ограниченную наружной боковой поверхностью выступа и внутренней боковой поверхностью корпуса, к которой подсоединен входной патрубок, и внутреннюю полость,

ограниченную торцевой поверхностью выступа и противоположной торцевой стенкой корпуса, в которой размещен чувствительный элемент, а выходной канал внутренней полости соединен с выходным патрубком под углом 90°.

Использование: при измерении расхода контролируемой среды и может быть использовано в технологических трубопроводах различных отраслей народного хозяйства. Сущность изобретения: в корпусе с входным тангенциальным, выходным аксиальным патрубками и чувствительным элементом, на торцовой его поверхности параллельной выходному патрубку в проточной части корпуса выполнен выступ имеющего форму тела вращения высотой 0,5- 0,9 высоты проточной части. 3 ил.

Фиг. 2

Фиг.З