Устройство для измерения расхода Советский патент 1993 года по МПК G01F1/12 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода тахометрическими расходомерами.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Выполнение лопаток из гибких выпукло-вогнутых пластин, соединенных между собой с образованием между ними на части соединения герметичной щелевой камеры, частично заполненной легкокипящей жидкостью, необходимо для того чтобы вызвать изменение профиля лопаток (крыльев) при изменении температуры протекающей среды. Изменение температуры среды вызывает изменение температуры легкокипящбй жидкости, находящейся в щели и соответствующее изменение давления насыщения ее. Изменение давления в полости щелевой камеры вызывает прогиб пластин, образующих камеру, приводящий к изменению профиля лопатки (крыла). Изменение профиля лопатки приводит к изменению сил, воздействующих на лопатки со стороны набегающего потока, что изменяет частоту вращения турбинки.

Выполнение выпукло-вогнутых пластин в местах соединения, в том числе контактного, переменным по толщине способствует не постоянному изменение кривизны профиля лопатки (крыла): в местах не контактного соединения за счет неравномерного изгиба под действием усилия измеряющегося давления, а в местах контактного соединения за счет разности напряжений, возникающих при термическом расширении разнородных материалов с разной толщиной. Таким образом, на изменение кривизны профиля от давления внутри лопатки (крыла) накладывается дополнительное изменение (неравномерное) кривизны профиля от термического расширения разнородных материалов, что компенсационно устраняет дополнительную погрешность,

10

С

00

со о

1СЛ

N3

вызываемую изменением вязкости и плотности при изменении температуры. Выполнение пластины, обращенной к потоку выпуклой стороной необходимо из-за того, что скорость потока с выпуклой стороной больше, чем с вогнутой, следовательно, коэффициент теплоотдачи с этой стороны будет выше, а это, в сочетании с высокой теплопроводностью пластины, образующей выпуклую сторону, обеспечит и точное изменение температуры и, следовательно, давления насыщения жидкости, находящейся в щелевой камере и, следовательно, такое же реагирование формы лопатки (крыла) на изменение температуры потока и соответствующее изменение частоты вращения турбинки.

На фиг.1 показан продольный разрез расходомера: на фиг.2 - разрез А-А на фиг, 1.

Расходомер состоит из корпуса 1 с расположенной внутри него аксиальной тур- бйнкой 2, вращающейся в подшипниках 3 и 4, размещенных соответственно, в переднем струевылрямителе 5 и задней стойке 6. Турбинка 2 состоит из корпуса 7 с установленными в нем осями 8, на которых укреплены лопатки 9. Лопатки 9 выполнены из выпукло-вогнутых пластин 10, 11, соединенных с образованием между ними на части соединения герметичной камеры 12, которая заполнена легкокипящей жидкостью 13, например, хладоном, а в месте контактного соединения пластин 10, 11 они выполнены с переменной толщиной, образуя закрылки 14 лопаток 9.

Работа расходомера осуществляется следующим образом.

Частота вращения турбинки 2 пропорциональна средней скорости потока вещества и. следовательно, объемному расходу. Такая работа расходомера соответствует стационарному в температурном отношении потоку вещества. При изменении температуры потока вещества происходит изменение его плотности и вязкости. Изменение его плотности в основном сказывается через момент сопротивления вращению на затратах мощности в подшипниках 3, 4 и соответствующего изменения частоты вращения, а изменение вязкости, связанное через распределение скоростного поля с углами атаки профиля лопаток 9, также влияет на частоту вращения турбинки 2. Кроме того, изменение вязкости влияет на изменение момента трения (вязкостного) между гурбинкой 2 и потоком, что также сказывается на частоте вращения турбинки 2. Компенсацию этих влияний в предлагаемой конструкции расходомера достигают за счет того, что при изменении температуры измеряемого потока изменяется температура и

соответствующее давление насыщения жидкости 13(хладона), находящейся в щелевой камере 12. Изменение давления насыщения приводит к изменению объема камеры 12 и формы лопатки 9. Одновременно с этим изменение температуры поток а вызывает дополнительное изменение фор- мь- лопатки 9 в местах непосредственного соединения пластин 10, 1t из-за их различного термического расширения, вызванного

применением пластин из материалов с различным термическим коэффициентом расширения. Причем форма искривления лопатки 9 в местах непосредственного соединения пластин 10 и 11 определяется, в

том числе, соотношением толщин пластин 10 и 11. Изменение объема камеры 12 незначительно и компенсирует изменение частоты вращения, вызванное температурным изменением плотности, а изменение формы

кривизны лопатки 9 вызывает перераспределение углов атаки, вращающего момента и, следовательно, частоты вращения турбинки 9.

Таким образом, предлагается упрощенная конструкция расходомера с автоматической компенсацией дополнительной погрешности от температуры при работе в нестационарных температурных режимах, независящей от чистоты жидкостей и других

влияний.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения расхода, содержащее установленную в корпусе аксиальную турбинку с термокомпенсированны- ми лопастями, а также узел съема сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, каждая лопасть выполнена в виде двух выпукло-вогнутых металлических пластин с различными коэффициентами термического расширения, соединенных между собой с образованием на части соединения герметичной

щелевой камеры, частично заполненной легкокипящей жидкостью.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что на участке непосредственного контакта толщина пластин переменна, причем выпуклая пластина выполнена из материала с большей теплопроводностью и меньшей толщиной, чем вогнутая.

/-

Использование: в измерительной технике для измерения расхода турбинными расходомерами. Сущность изобретения: устройство содержит установленную в корпусе аксиальную турбину, лопасти которой выполнены в виде выпукло-вогнутых металлических пластин с различными коэффициентами термического расширения, соединенных между собой с образованием на части соединения герметичной щелевой камеры, частично заполненной легкокипящей жидкостью. На участке непосредствен ного контакта толщина пластин переменна, причем выпуклая пластина выполнена из материала с большей теплопроводностью и меньшей толщиной, чем вогнутая. 1 з.п. ф-лы,,2 ил.

Фие-f

ff

/J

Фиг.2