Турбинный расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/10 

(54) ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам для измерения расхода жидкости и газа.

Известен турбинный расходомер с гидравлической разгрузкой ту)бинки от осевых усилий за счет установки на ее лопастях профилированного кольца с расширяющимся в направлении потока поперечным сечением ij.

В известном расходомере разгрузочная сила приложена в области ступицы, в то время как равнодействующая всех сил, действующих на лоласти ее, приложена вблизи середины высоты лопастей. В связи с этим достигается лишь частичное гидравлическое уравновешивание турбинки.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является турбинный расходомер, содержащий корпус с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством гидравлического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух расположенных кон- . центрично калиброванному каналу тел

обтекания равного диаметра, одно из которых имеет расширяющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно перед турбин кой, а второе имеет сужающийся профиль сечения и расположено п6 потоку после первого тела обтекания, а также узел съема сигнала t2.

Недостатком известного расходоме10ра является то, что большой j ecypc работы его может быть обеспечен лишь в условиях равномерного распределения скоростей потока по сечению измерительного канала.

15

Однако на практике под влиянием большого количества возмущений, возникающих на различных конструктивных элементах расходомера и подводящих магистралях, пульсаций потока, а

20 также наличия отклонений в геометрии измерительного тракта равномерность скоростей потока нарушается. Различие скоростей, а следовательно, и давлений приводит к различию сил, дейст25вующих на отдельные лопасти турбинки. В результате -на оси турбинки возникают значительные неуравновешенные изгибающие моменты, которые приводят к непостоянству момента трения и к

30 износу подшипников, вызывающему в свою очередь нестабильность статических характеристик и снижение ресурса работы расходомера. Целью изобретения является повышение ресурса работы расходомера в условиях неравномерного распределения скоростей потока. . Поставленная цель достигается TBMj что в турбинном расходомере, содержащем корпус с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещени ./входным и выходным струенаправляющи ми аппаратами, устройством гидравли ческого уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух расположён ных концентрично калиброванному каналу тел обтекания равного диаметра, одно из которых имеет расши ряющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвиж но перед турбинкой, а второе имеет сужающийся в направлении потока про филь сечения и расположено после первого тела обтекания, а узе съема сигнала, оба тела обтекания выполнены в виде колец, установлен в пpoтoч oй части калиброванного ка нала, непосредственно одно против другого с зазором между их торцами причем второе кольцо, имеющее сужаю щийся профиль сечения, жестко закреплено на лопастной решетке турбинки. На чертеже показан турбинный расходомер. Расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом 2, аксиальную .турбинку 3, установленную на подшипниках 4, допускающих осевое перемещение турбинки, входной и выход ной струенаправляющие аппарс1ты 5 и б соответственно, устройство гидравлического уравновешивания: ротора состоящее из колец 7 и 8, одно из которых (7 закреплено на выходных торцах переднего струевыпрямителя 5, а другое C8J - на.лопастной решетке турбинки. Кольцо 7 выполнено с расширяющим ся по направлению потока профилем поперечного сечения, а кольцо 8, не подвижно закрепленное на лопастях турбинки, - с сужающимся-профилем , поперечного сечения. На корпусе 1 установлен узел съема сигнала. Расходомер работает следующим об разом. Под действием проходящего через проточную часть калиброванного канала потека измеряемого вещества турбинки приводится во вращение с угловой скоростью, в определенном диапазоне прямо пропорциональной объемному расходу, В узле съема сигнала скорость потока преое разуется в частотный электрический сигнал, регистрируемый измерителем частоты. При этом на турбинку действует осевое усилив, пропорциональное скоростному напору потока, которое стремится передвинуть ее в направлении потока. Одновременно с этим поток проходит участЬк проточной части корпуса с кольцом 7, имеющим расширяющийся профиль сечения, и ускоряется за счет уменьшения проходного сечения, а затем, проходя участок проточной части с кольцом 8, выполненным с сужающимся профилем сечения, замедляется, за счет увеличения проходного сечения, В этом случае по закону Бернулли происходит падение давления по на- правлению потока до зазора между кольцами, а за ним - возрастание, Существующая разность статических давлений, действующая на кольцо 8 (на .турбинку) в направлении, проти-, воположном усилию от скоростного напора, уравновешивает его в осевом направлении. Благодаря расположению устройства гидравлического уравновешивания турбинки в зоне приложения равнодействующей силы гидродинамического давления со стороны потока на отделэную лопасть турбинки происходит достаточно полная кo 4пeнcaция момента силы, возникающей при несимметричном распределении потока относительно оси канала. Описанное выполнениетурбинного расходомера обеспечивает уменьшение износа подшипниковых опор, что позволяет повысить ресурс его работы и стабильность метрологических характеристик, Экономическая эффективность от внедрения данного изобретения достигается путем повышения ресурса работы расходомера. Формула изобретения Турбинный расходомер,.содержащий корпус с калиброванным каналом, и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством гидравлического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух расположенных концентрично калиброванному каналу тел обтекания равного диаметра , одно из которых имеет расширяющийся в. направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно перед турбинкой, а второе имеет сужающийся в направлении потока профиль сечения и расположенопосле первого тела обте-. кания, а также узел съема сигнала, отличающийся тем, что, с 1;елью повышения ресурса работы в условиях неравномерного распределения скоростей потока, в нем оба тела обтекания выполнены в виде колец, установленных в проточной части кали рованного канала, непосредственно одно против другого с зазором между их торцами, причем второе кольцо. имеющее сужающийся профиль сечения, жестко закреплено на лопастной решетке турбинки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР №611113, кл. G 01 F 1/12, 1976. 2,Патент ФРГ №1423860, кл. G 01 F 1/10, 1970 (прототип).