Турбосиловой расходомер

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

В

РЕСПУБЛИН

3(59 G Ol F 1/12

Ф р g ° ч,, 3;", -,.„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ "„ .",,„",.," - -; /

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " 0 i;zg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3313099Л8-10

22) 07.07.81

° ° ° °

46) 07.09.83. Бюл. 33 (72) Л.А.Камышев, Н.В .Люкевич и И.В.Мохорев (71) Московское ордена Ленина, ор" дена Октябрьской Революции и орде" на Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э.Бау мана (53) 681,121(088.8) (56) 1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., "Машиностроение", 1975, с. 400.

2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., "Машино" строение", 1975, с. 413 (прототип)...SUÄÄ 1040337 А (54)(57) 1. ТуРБОСИЛОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узлы съема сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, моментопередвющий узел выполнен в виде центробежного механизма с системой урввнове" шенных грузов, установленных диаметрально противоположно с возможноt .стью поворота в ступице одной тур- е бинки и соединенных кулисным механизмом со ступицей второй турбинки.

1040337

35

2. Рас.яодомер по и. 1, о т л и " ч а ю шийся тем, что грузы выполнены в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней.

3. Расходомер по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что система грузов выполнена в виде отрезков гибФ

Изобретение относится к технике измерения массового расхода потоков жидкости или газа и может быть использовано во всех отраслях народно"

ro хозяйства для учета и точного доэирования различных жидкостей или газов в единицах массы.

Известны турбосиловые расходомеры, основанные на зависимости от массового расхода эффекта силового воз" действия, сообщающего потоку ускорения вращения. Турбосиловые расходомеры могут быть как с внешним приводом, например электроприводом, так и с закручиванием потока за счет его потенциальной энергии t11

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является турбосиловой расходомер, содержащий установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узам съема сигнала (2 .

Скорость вращения турбинок сд пря" мо пропорциональна объемному расходу потока Я, угол сдвига р ту бинок друг относительно друга119 Частное от деления угла (нв скорость вращения Я дает интервал времени А4> за который турбинки, вращаясь, проходят этот угол. Это время 61, измеряемое по времени сдвига двух соседних импульсов, генерируемых тахометрическими преобразователями, прямо пропорционально массовому расходу P Я, К недостаткам расходомера можноотнести налйчие пружины, которая является

М ких тяговых органов с распределенной массой, один конец которых1 закреплен на ступице одной турбинки образованием плеча приложения сил поворота, а другой - .на внутренней поверхности полости в ступице второй турбинки, причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления.

2 причиной нестабильной работы массово" го расходомера в различных условиях.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в турбосиловом расходомере, содержащем установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой, посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узлы съема сигнала, мрментопередающий узел выполнен в виде центробежного механизма с системои уравновешенных грузов, установленных диаметрально противоположно с возможностью поворота в ступице одной турбинки и соединенных кулисным механизмом со ступицей второй турбинки.

При этом грузы выполнены в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней.

Кроме того, система грузов выполиена в виде отрезков гибких тяговых органов с распределенной массой, один конец которых закреплен на ступице одной турбинки с образованием плеча приложения силы поворота, а друroA - на внутренней поверхности.полости в ступице второй турбинки, причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления.

На фиг. 1 изображен схематически турбосиловой расходомер; на фиг, 2разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и

Ь " то же, дополнительные варианты. где К - постоянная величина, характеризующая геометрические параметры турбинок

1" плотность вещества потока;

4 - объемный расход вещества;

3 f040

Турбосиловой расходомер состоит . из цилиндрического корпуса 1, в ко-,.k;,-: тором во входном 2 и выходном 3 стру.евыпрямителях в подшипниковых опорах

4 установлены соответственно винтовые турбинки 5 и 6, имеющие различный угол установки лопастей. Та-,-. хометрические датчики 7 и 8, турбинки 5 и 6 установлены на корпусе 1.

Между этими турбинками (фиг.2) в ::.10 плоскости, перпендикулярной оси вра." щения, размещаются грузы 9, каждый из которых связан с цапфами 10 тур- -. бинки 6 цилиндрическими шарнирами 11;,-, а с цапфами 12 турбинка 5 кулиса- И ми 13.

При этом на турбинке 5 установлена ше ;терня 14 (фиг. 3);

Отрезки гибких тяговых органов (цепей) 15 закреплены на выступе : -20

16 (фиг.. 4) .

Турбосиловой расходомер работает:-. следующим образом.

При движении через корпус 1 pac" ходомера потока жидкости или газа . 25 турбинки 5 и 6 под воздействием это"" .— го потока начинают вращаться в одну.; сторону. При этом турбинка 6, имею" щая меньший угол установки лопастей, будет стремиться вращаться с .щ большей скоростью, чем турбинка 5, 1имеющая больший угол установки. При отставании турбинки 5 от турбинки

6 произойдет сдвиг грузов 9 относительно первоначального положения, Противодействовать этому смещению грузов будет момент их центробежных сил, появляющийся при сдвиге.

В случае неменяющегося расхода в определенном положении момент цент" робежных сил.этих грузов относитель .но оси вращения будет уравновешен моментом,сдвигающим .грузы, т.е. разностью моментов воздействия жид-: кости на турбинки 5 и 6, Турбинки будут вращаться с одной скоростью, но сдвинутые друг относительно дру", - га в отличие от первоначального пе, ложения. Разность моментов воздей- ствия потока на турбинки 5 и 6 и на грузы 9 равна ам=краи, < - угловая скорость вращения турбинок.

Момент- от центробежных сил запишется следующим образом:

М ьа ° 10 ° R - h (2) где m - масса каждого груза;

R - -радиус вращения грузов;

h - кратчайшее расстояние от шар нира 2 1 до направления дей. ствия центробежной силы.

Так как скорость вращения обеих турбинок пропорциональна объемному расходу потока, т.е. 6Ä К Q, то при равенстве И = И получим

h- — — Р(3)

К 1

К mR Р

Величина h пропорциональна углу относительно сдвига турбинок y . И значит (4) где А - обобщенный постоянный член, характеризующий геометрию турбинок, величину и размещение грузов между ними.

Перемножение (у и <„1 дает нам величину массового расхода

Г = АК, (5) Определение 4) производится одним иэ тахометрических датчиков, а определение угла р производится по запаздыванию сигнала на свой тахометрический датчик, например 7, от турбинки 5 относительно сигнала от турбинки 6 датчику 8.

В рабочем положении грузы показаны пунктирно на фиг. 2. На фиг. 3 изображен дополнительный вариант выполнения устройства турбосилового центробежного расходомера. Отличие от расходомера на фиг, 1 заключается лишь в виде соединения грузов с турбинками. Здесь грузы.9 выполнены в виде зубчатых секторов, которые связаны с шестерней 14 турбинки 5 и шарнирно крепятся к турбинке 6.

Работа такого устройства аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 1. Разность моментов воз действия потока на турбинки 5 и 6. посредством шестерни 14 передается на грузы 9, центры тяжести которых смещаются относительно общей линии, соединяющей их в начальном положе1040337

1О нии. Появляется момент от центробежных сил этих грузов. противодействующий смещению. Чем больше сдвиг грузов„ тем больше момент центробежных сил, противодействующий смещению. При достижении равенства момента сдвигающего моменту центробежных сил относительное движение турбинок прекращается. В случае постоянного расхода вещества скорость вращения обеих турбинок прямо пропорциональна объемному расходу потока, а угол относительного сдвига турбинокего плотности !

На фиг.ч изображен еще один допол15 нительный вариант выполнения турбосилового расходомера.В этом варианте. роль грузов выполняют отрезки тяговых органов 15,которые одним своим концом закреплены на выступе 16 турбинки 6, а другим на внутренней поверхности ступицы турбинки 5 ° Длина этих отрезков больше минимального расстояния между точками закрепления их концов. 25

При наличии движения измеряемой среды под действием разности моментов воздействия потока на турбинки последние придут в движение и будут разворачиваться. При этом центр тяжести отрезков будет менять свое положение и момент центробежных сил будет расти. В одном из положений момент центробежных сил уравновесит разность моментов воздействия потока на турбинки, Каждому объемному значению расхода потока будет соответствовать совершенно определенная скорость вра" щения турбинок, пропорциональная объемному расходу, и определенный угол относительного разворота турбинок, пропорциональный плотности потока.

Использование такого турбосилового расходомера позволит избавиться от,гистерезисных явлений, присущих массовым расходомерам с двумя упруго связанными турбинками, уменьшить влияние температуры на их показания, что является причиной нестабильной работы расходомеров с упругой связью..

Кроме того, диапазон измеряемых расходов с помощью последних невелик изза ограничений по линейности характеристики пружины. Применение турбосиловых расходомеров с центробежным механизмом связи позволит увеличить этот диапазон в 2-3 раза.

1040337Фв4

Составитель И.Попов

Редактор К.Папп Техред И.fenep Корректор А Зимокосов

"-л

° Ь е Ю

Заказ 6916/45 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. М5

«ю ю филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4