Турбинный расходомер

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 С 01 F 1/12

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (21) 3248203/18-10 (22) 20.02.81 (46) 15.08.83. Бюл. Ю 30 (72) Н.И.Самородов (53) 681.121.42-:531 ° 75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 181835, .кл. G 01 F 1/12, 1965

2. Патент США и 3167958, кл. 73-231, 1965 (прототип).

1 (54) (57) ТУРБИННЫЙ РАСХОДОИЕР, со.держащий корпус с калиброванным каналом, в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна за другой измерительная и компенсационная турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла скольжения, первая из которых - измерительная - имеет больший угол наклона лопастей к плоскости поперечного сечения канала, чем вто".. рая - компенсационная, а также узлы съема сигналов частоты вращения

„Л0„„1035424 А турбинок, расположенные на корпусе, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения точности и расши. рения диапазона измерений, моменто передающий узел скольжения выполнен в виде турбомуфты с прямоточным цилиндрическим каналом в ее корпусе и размещенными в нем насосным и турбинным колесами, расположенной соосно между измерительной и компенсационной турбинками и жестко связанной своим насосным колесом с компенса-. ционной турбинкой, а турбинным колесом - с измерительной турбинкой, причем колеса турбомуфты расположены коаксиально одно в другом с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которых выполнена на цилиндричес" кой образующей, а турбинное колесо вместе с измерительной турбинкой установлено на валу с возможностью осевого перемещения.

1 10354

Изобретение относится к измерительной .технике, в частности к приборам для измерения расхода и количества жидкости„ и может найти применение при измерениях расхода нефти на магистральных трубопроводах и при отпуске нефти потребителям.

Известны турбинные расходомеры с измерительной турбинкой, установ- 10 ленной на подшипниковых опорах в измерительном канале, в которых для уменьшения моментов сопротивления вращению турбинки используется дополнительная (компенсационная ) тур !5 бинка,связанная с измерительной посредством моментопередающего узла скольжения, В известном расходомере моментопередающий узел скольжения образован обоймами под 20 шипника качения, внешняя иэ ко" торых жестко связана с компенсационной турбинкой, а внутрен" няя " с измерительной, установленной первой по потоку f 1 ).

Недостатком известного расходомера является то, что для подкрутки измерительной турбинки. в нем используется дополнительный двигатель, включенный в цепь обратной связи регулят ора рассогласования.

Наиболее близким к предлагаемому является турбинный расходомер, содер. жащий корпус с калиброванным каналом, в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна эа другой измерительная и компенсационная турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла скольжения, первая иэ которых - измерительная - имеет больший угол наклона лопастей к плоскости поперечного сечения канала, чем вторая - ком" пенсационная, а также узлы съема сигналов частоты вращения турбинок, рас- 45 положенные на корпусе (2 ).

Недостатком известного расходомера является то, что в нем достигается лишь частичная компенсация моментов сопротивления, так, как отсутствует

50 обратная связь по моменту сопротивления, Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, 55 что в турбинном расходомере, содержащем корпус с калиброванным каналом, в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна за другой измерительная я компенсационная турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла скольжения,.первая иэ которых - изме. рительная - имеет больший угол накло. ма лопастей к плоскости поперечного сечения канала, чем вторая " компенсационная, а также узлы съема сигналов частоты вращения турбинок, рас" положенные на корпусе, моментопередающий узел скольжения выполнен в виде турбомуфты с прямоточным цилиндрическим каналом в ее корпусе и размещенными в нем насосным и турбинным колесами, расположенной соосно между измерительнои и компенсационной турбинками, и жестко связанной своим насосным колесом с компенсационной турбинкой, а турбинным коле" сом - с измерительной турбинкой, причем колеса турбомуфты расположены коаксиально одно в другом с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из котосых выполнена на цилиндрической обра" зующей, а турбинное колесо вместе с измерительной турбинкой установлено на валу с возможностью осевого перемещения.

На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого расходо мера с вторичными электрическими цепями; на Фиг.2 - турбомуфта, разрез А-А на фиг. 1; на Фиг. 3 - то же, разрез 6-6 на фиг. 2.

Турбинный расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом, по осевой линии которого между обтекателями 2 и 3 на подшипниковых опорах 4 и 5 установлен вал 6 с жестко закрепленной на нем компенсационной турбинкой 7. На этом же валу, но с возможностью осевого перемещения (с вращением ) установлена первая по потоку измерительная турбинка 8, угол наклона лопастей которой к плоскости поперечного сечения канала расходомера больше, чем угол наклона лопастей компенсационной турбинки„ предназначенной для подкрутки измерительной турбинки с заведомо большей скоростью. Ступица измерительной турбинки 8 выполне на удлиненной в сторону компенсационной турбинки 7. Между измерительной и компенсационной турбинками соосно с ними в кана3 1035 ле расходомера установлена турбомуфта 9 с прямоточным каналом, выполненным в ее корпусе . Колеса турбомуфты - турбинное 10 и насосное 11, размещенные в ее проточном канале, расположены коаксиально одно в другом (фиг.2, фиг.3 ), с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которых выполнена на цилиндрической образую- 10 щей. Турбинное колесо 10 жестко связано с удлиненной ступицей измерительной турбинки 8, а насосное колесо 11 - со ступицей компенсационной турбинки, при этом турбинное колесо турбомуфты имеет возможность осевого перемещения вместе с измерительной турбинкой 8 на величину взаимного перекрытия лопастных решеток колес турбомуфты. В корпусе 1 установлены узлы съема сигналов частоты вращения турбинок; узел 12 — для турбинки 8, и узел 13 - для компенсационной турбинки 7. Выход преобразователя частоты узла 12 съема подключен к входу р5 счетчика-интегратора 14. Для получения дополнительной. информации о вязкости измеряемой жидкости, выход преобразователя частоты узла 13 съеиа подключен к блоку 15, предназначен30 ному для измерения вязкости, а на второй вход этого блока подключен выход преобразователя частоты узла съема I2. Для коррекции показаний счетчика-интегратора 14 по вязкости измеряемой среды, выход блока 15 подключен к входу коррекции этого счетчика.

Расходомер работает следующим образом.

При прохождении контролируемой жидкости через канал расходомера

40 . поток приводит во вращение компенсационную турбинку 7 и измерительную турбинку 8. Ввиду того, что лопасти компенсационной турбинки имеют мень,ший угол наклона к плоскости поперечного сечения канала, чем лойасти измерительной турбинки, ко пенсационная турбинка вращается с большей скоростью и через турбомуфту 9 производит подкрутку измерительной турбинки с угловой скоростью, большей ее идеальной скорости. В резуль- тате этого измерительная турбинка 8 будет создавать тяговое усилие, пе-,ремещающее ее против потока относительно вала 6. Вместе с измерительной турбинкой перемещается жестко с нею связанное турбинное .колесо 10

424 4 турбомуфты 9. При этом уменьшается величина взаимного перекрытия лопаст, ных решеток турбинного 10 и насосного 11 колес и, как следствие величина момента, передаваемого от компенсационной турбинки 7 на измерительную турбинку 8. По достижении равновесия между силой тяги турбинки 8 и силой лобового сопротивления потока, осевое перемещение турбинки 8 с колесом

10 прекращается, а угловая скорость турбинки 8 соответствует скорости потока и, следовательно, пропорциональна расходу контролируемой жидкости. Таким образом, при любых скоростях потока измерительная турбинка 8, благодаря автоматическому регулированию величины передаваемого турбомуфтой момента, вращается со скоростью, пропорциональной расходу жидкости. Любое незначительное несоответствие частоты вращения турбинки

8 скорости потока приводит к появле- нию осевой силы и перемещению турбинного колеса 10 турбомуфты 9, приводящему к восстановлению соответствия.

Для обеспечения подкрутки турбинки

8 достаточно. чтобы лопасти измерительной,турбинки имели по отношению к лопастям компенсационной турбинки угол наклона к плоскости поперечного сечения канала больше пооиентов на двадцать. Частота импульсов, формируемых преобразователем частоты узла 12 съема, пропорциональна скорос ти вращения измерительной турбинки. ,Импульсы с выхода этого преобразователя поступают на вход счетчикаинтегратора 14, где. пересчитываются в объемные единицы расхода. Импульсы с выхода преобразователя частоты узла

13 съема компенсационной турбинки 7 поступают на вход блока 15, на, второй вход которого поступают импульсы от узла 12 съема. Выходной сигнал этого блока,отража" ет разницу в частоте вращения измерительной компенсационной турбинки, яв" ляющуюся мерой вязкости измеряемой среды. Сигнал с выхода блока "Т5 поступает на вход коррекции счетчикаинтегратора.для учета ошибки по вязкости измеряемой среды.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого- изобретения определяет-. ся повышением точности измерения расхода, и может оказаться особенно существенным при его использовании для измерения расхода и количества нефти.

1035424 м .2

Составитель И.Попов

Редактор С.Лисина Техред Т.Фанта Корректор Л-Бокшан

Ь

Заказ 581 /41 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал rlW "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4