Трубопоршневая расходомерная установка Советский патент 1981 года по МПК G01F3/16 G01F25/00 

1

Изобретение относится к устройст- вам для измерения расхода жидкости или газа

Известны трубопоршневые установки, содержащие трубу с поршнем и путевыми датчиками, передающими сигнал на счетный прибор/ ловушку для удержания поршня в конце трубы и вентили, реверсирующие поток жидкости в трубе для возврата поршня в исходное положение перед мерной зоной. Величина расхода жидкости в таких расходомерах объемного действия определяется по времени прохождения поршнем мерной зоны трубы, ограниченной пу- : тевыми датчиками 1 .

Особенностью таких расходомеров является простота конструкции, высокая точность, малое гидравлическое сопротивление, работоспособность на любых жидкостях и газах в широком диапазоне температур и давлений. К их недостаткам следует отнести периодичность действия и длительную подготовку к замерам, а также наличие вентилей с системой привода и управления.

Известны также трубопоршневые установки, содержащие кольцевую трубу с поршнями, подводящим и отводящим патрубками, разделяющими кольцевую трубу на зону ловушки с захватом/ удерживающим поршни, и Mepv: ную зону с путевыми датчиками, передающими сигнал на счетный прибор. В этих расходомерах шаровые поршни движутся по кольцевой трубе только в одном направлении, поэтому.они не содержат вентилей и имеют сокращен10ные промежутки времени между отдельными замерами расхода 2.

Для исключения погрешности установки от протока жидкости мимо мерной зоны через ловушку, захват ловушки выполняется в виде герметичной заслонки или в зоне ловушки постоянно удерживается один или несколько поршней, которые перекрывают собой отверстие кольцевой трубы. Перемещение поршней из ловушки в мерную зону трубы осуществляется внешним механическим приводом, соединенным с захватом валом с уплотнением.

Наличие внешнего механического при25вода с гермовводом для управления . захватом усложняет конструкцию расходомера, снижает его надежность, не. позволяет обеспечить непрерывную , автоматическую работу расходомера и

30 использовать Такой расходомер как . счетчик cywviapHoro расхода без дополнительных сложных устройств. Цель изобретения - обеспечение непрерывной автоматической работы расходомера без механического, приво да к захвату, возможность использования его как счетчик суммарного ра ход;а, т.е. упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что узел захвата и ввода шара в кольцевой участок трубопровода выполнен в виде магнита, охватывающего з ну, ввода шара, причем полюса магнита выполнены скошеннЕлми с увеличени ем зазора в направлении подводящего патрубка. Такой захват обеспечивает фиксацию магнитного поршня в ловушке до тех пор, пока другой поршень, пройдя мерную зону трубы, не подойдет к ловушке Наличие второго порш ня около магнитного захвата снимает его фиксирующее действие с первого поршня и тот, за счет своего веса и сил удара от второго поршня, переме щается в мерную зону трубы примерно с той же скоростью,какую имел поршень, пришедший из мерной зоны. Таким образом, скорость поршней на всех участках движения равна средней скорсгсти потока жидкости и суммарный расход может быть определен по сумме импульсов от одного из путевых датчиков. С целью обеспечения работы при м лых скоростях потока жидкости в коль цевой трубе и любой ее ориентации от носительно силы тяжести, напряжен ность магнитного прля захвата уменьша ется в сторону подводящего патрубка более плавно, чем в сторону отводящего патрубка. Такая форма магнитного поля кроме того, что Удерживает поршень в ловушке, еще и создает усилие, притягивающее очередной поршень из Мерной зоны в ловушку и сдви гающее ранее находящийся в ней поршень за отверстие подводящего патрубка в мерную зону трубы. Выталки.вание поршня из захвата в этом случае происходит за счет сил давления жидкости в подводящем патрубке. С целью исключения изнашивания поршней и кольцевой трубы в перерывах между замерами расхода магнит захвата може.т быть перемещен из ловушки в мерную зону трубы. При этом поршни увлекаются вместе с г агнитом в мерную зону, где они остаются неподвия ными, а поток жидкости проходит по более короткому пути - через ловушку. На чертеже представлена принципиальная схема расходомера. Расходомер содержит кольцевую немагнитную трубу 1 с магнитными поршнями 2 и 3, подводящим:. 4 и отводящим. 5 патрубками, разделяющими трубу на зону ловушки с магнитным захватом б, установленным с наружной стороны трубы, и мерную зону с путевыми датчиками 7 и 8, например индукционного типа, передающими сигнал на счетный прибор 9. Распределение напряженности Н магнитного поля захвата вдоль оси 6 трубы характеризуется эпюрой 10. Расходомер работает следующим образом. В начальной стадии поршень 3 удерживается в магнитном захвате б и герметизирует ловушку, а поршень 2 находится в мерной зоне. При подводе жидкости в патрубок 4, поршегь 2перемещается жидкостью по мерной зоне кольцевой трубы до отводящего патрубка и касания с поршнем 3 (положение 2) , где он попадает в магнитное поле захвата и снимает его фиксирующее действие с поршня 3. Поршень 3за счет своего веса и силы удара от поршня: 2 перемещается в мерную зону трубы примерно с той же скоростью, какую имел поршень 2, а поршень 2 втягивается магнитом на место поршня 3. Далее цикл повторяется. При малых скоростях потока жидкости и при такой ориентации расходомера, когда вес поршней не способствует их перемещению из ловушки в мерную зону в сторону подводящего патрубка, энергии удара от поршня 2 может не хватить для выталкивания поршня 3 из ловушки. Для обеспечения работы расходомера и при этих условиях напряженность магнитного поля захвата делается уменьшающейся в сторону подводящего патрубка более плавно, чем в сторону отводящего патрубка, например, за счет увеличения зазора между полюсами магни- . та в сторону подводящего патрубка. В этом случае в начальной стадии оба поршня удерживаются в магнитном захвате 6. Жидкость из подводящего патрубка 4 попадает в кольцевую трубу между поршнями 2 и 3 и перемещается поршень 2, который находится в зоне с меньшей напряженностью магнитного поля и удерживается с меньшей силой, чем поршень 3. После прохода поршнем 2 мерной.зоны трубы и касания с поршнем 3 (поз.2V оба поршня находятся при равном давлении : жидкости и притягиваются магнитным полем захвата до исходного равновесного для магнитных сил, положения. Далее цикл- работы повторяется. Движение поршней по кольцепой трубе может быть остановлено- перемещением магнита б вдоль кольцевой немагнитной трубы в положение б . При этом поршни задерживаются в мерной зоне, а поток жидкости проходит через зону ловушки, В мерной зоне поршни взаимодействуют с путевьк ш датчиками 7 и 8, передающими сигнал на счетный прибор 9, в качестве которого может использоваться,как и в известном рас ходомере, измеритель интервалов времени, а также частотомер или счетчик импульсов, соединенные только с одним из путевых датчиков. Величина расхода определяется как частное от деления объема трубы между путевыми датчиками на время прохождения поршнем расстояния между датчикси о или же как произведение объемной постоянной расходомера на частоту прохождения поршней мимо одного из датчиков.

Предлагаемая установка характеризуется простотой и.компактностью, малым гидравлическим сопротивлением и минимальным количеством подвижных частей, что обуславливает повыг-. шенную ее надежность и снижает стоимость.

Формула изобретения i |Трубопоршневая расходомерная установка, содержащсш кольцевой участок трубопровода с подводящим и отводящим патрубками, поршневой раз- делитель в виде шара, отметчики прохождения шара по измерительному участку и средство зах)вата и ввода шара в кольцевой участок трубопровода, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, узел захвата и ввода щара в кольцевой участок трубопровода выполнен в виде магиита, охватывающего зону ввода шара, тфичем полюса магнита выполнены скошенными с увеличением зазора в направлении подводящего патрубка.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Расчет и конструирование расходомеров. Под ред. п.п. Кремлевского. Л., 1978, с. 180, фиг.1 и 2. ,

2. Патент США 3817268, кл. F 16 К 25/00, 1974 (прототип.