УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА Советский патент 1974 года по МПК G01F25/00 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в расходометрии для создания постоянных, быстропеременных, линейно нарастающих или пульсирующих расходов жидкости или газа при градуировке расходомеров.

Известны устройства для измерения потока жидкости или газа, в которых измерение осуществляют при подаче потока в камеры расщирения, например цилиндры с порщнями, и суммировании общего количества циклов расщирения камер с помощью датчика угла поворотов. Камеры счетчика и расщирения образуются при движении порщней в камерах с радиальным расположением последних и с приводом через горизонтальный диск распределительных клапанов от жидкостп.

Однако такие устройства не могут быть использованы для генерации и точного измерения расходов пульсирующих потоков, так как пульсация потока на выходе таких устройств беспорядочная и неуправляемая.

Цель изобретения - генерирование в щироком диапазоне частот и точное измерение расходов пульсирующих потоков при градуировке расходомеров.

Для этого в предлагаемом устройстве горизонтальный диск через пару сателлитных щестерен соединен с щестерней выходного вала силового привода, причем соединение

диска с сателлитными щестернями выполнено с помопдью подщипниковых узлов с осями, проходящими через дпаметрально расположенные точки щестерен, на диске также в подщипниковых узлах укреплены щтоки порщней с осями в одной плоскости, а цилиндры закреплены на общем основании с возможностью поворота вокруг осей, перпендикулярных к образующим цилиндров.

Предлагаемое устройство рассматривают на примере использования его в расходомерной установке, которая иостроена но многопорщневой фазированной схеме, где формирование заданной функции расхода осуществляется соответствующим количеством порщней, движущихся в мерных цилиндрах, выходные клапаны которых объединены в сборную емкость с одним выходным каналом расхода. Количество порщней подбирается нечетным, исходя из условия получения минимальных остаточных пульсаций расхода при задании постоянных или линейно нарастающнх (падающих) уровней расхода. Штоки порщней подсоединяют фазированно к приводному диску, центр симметрии которого соверщает вращательное движение относительно общей передаточной точки сателлитных щестерен силового привода.

Фазированное подсоединение щтоковкприводному диску позволяет снизить уровень пульсаций при создании постоянных и линейно нарастающих (падающих) расходов, получение пульсирующих расходов достигается отключением одного или нескольких иорщней от сборной емкости или подсоединением внешней приставки-пульсатора. На фиг. 1 изображена функциональная схема расходомерной установки (условно показано число поршневых систем л 9); на фиг. 2- силовой привод многоиоршиевой системы; на фиг. 3 - крепление поршневой системы на основании; на фиг. 4 - график временного изменения расхода создаваемого отдельными поршневыми парами, и суммарного расхода Q, создаваемого установкой. Радиально расположенные поршни 1, жестко соединенные со штоками 2, связанными через подшипниковые узлы 5 с приводным диском 4, иеремещаются в мерных цилиндрах 5, в которых встроены виускные 6 и выпускные 7 клаианы, связанные через коллектор с расходной 8 и сливной 9 емкостями. Силовой привод состоит из электродвигателя W, управляемого тиристорным блоком // сигналами от программного устройства 12. Выходной вал 13 электродвигателя связан через шестерню 14 с парой сателлитных шестерен 15, на двух диаметрально расположенных точках которых в подшипниках 16 укреплен приводной фазируюший диск 4. С выходным валом соединен фотоэлектронный датчик угла иоворота, состоящий из насаженного на вал диска 17 с отверстиями, расположенными по окружности и модулирующими световой поток от источника света 18, падающий на фотоприемник 19. Контроли.руемый угол вращения выходного вала 13 позволяет определить в прямой зависимости величииу генерируемого расхода. Система поршневых пар и силовой привод смонтированы на общем основании 20, на котором мерные цилиндры 5 крепятся на оси 21 с подшипником 22 и при перемещениях иоршней со штоками совершают угловое перемещение относительно точки крепления в горизонтальной плоскости. Крепление мериых цилиндров 5 на осевых подшипниках 22 и размещение поршневых пар с жестко связанными с иоршнями / штоками 2 в одной плоскости с перемещением приводного фазирующего диска 4 нозволяет избежать погрешностей, создаваемых люфтами в обычном приводе тииа коленчатого вала с кулисными передачами в штоках. Установка работает следующим образом. При вращении выходного вала 18 электродвигателя 10 крутящий момент через ше|Стерню 14 передается на пару сателлитных шестерен 15, при вращении которых перемещается приводной диск 4, центр симметрии которого совершает вращательное движение относительно общей иередаточной точки сателлитных шестерен без поворота осей симметрии приводного диска 4. При этом штоки 2 перемещают поршни / в мерных цилиндрах 5. Поршневая пара совершает поступательноугловое движение. Рабочая жидкость циклично, в зависимости от направления движения поршней в мерных цилиидрах, поступает из расходной емкости 8 через впускные клапаны 6 и затем через выпускные клапаны 7 иодается в сливную емкость 9, с выхода которой поток жидкости подается на градуируемый (поверяемый) расходомер. Клапаны и 7 построены по принципу лепестковых клапа-нов и работают от отрицательных давлений, создаваемых движущимся иорщием 1, что позволяет устранить сбои в работе клапанирующей системы и повысить метрологическую надежность установки. Закономерности создаваемого расхода жидкости определяются скоростью вращения выходного вала 13 силового электродвигателя 10, который управляется от программиого устройства 12 через тиристорный блок управления 11. Программное устройство выполнено в виде потенциометрических датчиков наиряжения, приводимых во вращение электродвигателем 24 со сменной редукцией (линейно нарастающие и спадающие кривые расходы с разным углом наклона). Заторможенный двигатель определяет постоянный уровень сигнала управления на тиристорный блок 11 ti соответственно постоянный уровень расхода, создаваемый установкой. Изменение числа оборотов выходного вала 13 силового электродвигателя 10 позволяет практически получать любую закономерность изменения расхода, создаваемого установкой. Контроль за создаваемым установкой расходом жидкости или газа осуществляется фотоэлектронным датчиком угла поворота, сигналы с которого в виде импульсов напряжения подаются на электронно-счетный цифровой расходомер 23, работающий в режиме счета количества имиульсов. Возможен контроль мгновенного расхода жидкости или газа при переключении частотомера в режим замера частоты импульсов. Закономерность изменения расхода, создаваемого каждой поршневой парой, определяется полуволной синусоиды (см. фиг. 4). Расход, создаваемый установкой, определяется наложением полуволн синусоид 360° „ с фазовым сдвигом . Величина остаточ fiных пульсаций в сборной емкости 9 прямо ропорциональна количеству поршневых пар и в любом случае меньше при нечетном числе ИХ. Таким образом, величина остаточных пульряпий rvMMpnHAm nor-v rro . .,. саций суммарного расхода зависит от фазировки поршневых групп, которая регулируется азмеш,ением подшипниковых узлов 3 штоков 2 на приводном диске 4. Результирующая величина остаточных ульсаций снижается практически до нуля за чет демпфирования в сливной емкости 9. ри необходимости создания пульсирующих асходов в расходомерной установке возможо отключение и расфазировка одной или нескольких поршневых пар путем отсоединения штоков от приводного дпска или отключением .части впускных клапанов мерных цилиндров от сборной емкости, что приводит к повышению уровня пульсаций до заданного уровня (затухание пульсаций, вносимое сборной емкостью, незначительное по сравнению с амплитудой пульсаций при расфазировке многопоршневой системы). При задании низкочастотных пульсаций с большой амплитудой возможно подсоединение к выходу сливной емкости 9 пульсатора-приставки, вносящего периодические возмуш.ения в постоянном потоке жидкости или газа.

Предмет изобретения

Устройство для измерения потока жидкости пли газа, содержащее несколько радиально расположенных камер расширения, например цилппдров с поршнями, штоки которых соединены с горизонтальным диском, вращаемым с помощью силового привода, датчик угла поворотов и счетчик, отличающееся тем, что, с целью генерирования в широком диапазоне частот и точного измерения расходов пульсирующих потоков при градуировке расходомеров, горизонтальный диск через пару

сателлитных шестерен соединен с шестерней выходного вала силового привода, причем соединение диска с сателлптными шестернями выполнено с помощью подшипниковых узлов с осями, проходящими . через диаметрально

расположенные точкп шестерен, на диске также в подшипниковых узлах укреплены штоки поршней с осями в одной плоскости, а цилиндры закреплены на общем основании с возможностью поворота вокруг осей, перпендикулярных к образующим цилиндров.

Риг 7