Расходомер

 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода жидкости в широком диапазоне значений. Расходомер содержит корпус с входным и выходным патрубками и рабочей камерой, выполненной в виде последовательно сопряженных диффузора, цилиндрической части и конфузора. В рабочей камере свободно размещен шаровой ротор, намагниченный в диаметральной плоскости вращения, который снабжен установленной на оси лопастной турбинкой. Лопастная турбинка размещена в выходном патрубке. Перед входным патрубком дополнительно размещен входной конфузор, а корпус установлен в цилиндрической втулке с образованием кольцевого периферийного канала, минимальное проходное сечение которого в 0,5-2,5 раза больше площади входного сечения упомянутого входного конфузора. Технический результат: повышение точности измерения расхода протекающей жидкости. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода жидкости в широком диапазоне значений.

Из уровня техники известен расходомер, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и рабочей камерой, выполненной в виде последовательно сопряженных диффузора, цилиндрической части и конфузора, в которой свободно размещен шаровой ротор, намагниченный в диаметральной плоскости вращения, который снабжен установленной на оси лопастной турбинкой, размещенной в выходном патрубке, и узел съема сигнала (SU 1470664 А1, G 01 F 1/10, 1989).

В заявленном диапазоне соотношений геометрических параметров в данном расходомере частота вращения шарового ротора пропорциональна протекающему расходу, однако предел точного измерения расхода жидкости оптимизированной конфигурации ограничен.

Изобретение направлено на расширение диапазона и повышение точности измерения расхода протекающей жидкости.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в расходомере, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и рабочей камерой, выполненной в виде последовательно сопряженных диффузора, цилиндрической части и конфузора, в которой свободно размещен шаровой ротор, намагниченный в диаметральной плоскости вращения, который снабжен установленной на оси лопастной турбинкой, размещенной в выходном патрубке, и узел съема сигнала, согласно изобретению перед входным патрубком дополнительно размещен входной конфузор, а корпус установлен в цилиндрической втулке с образованием кольцевого периферийного канала, минимальное проходное сечение которого в 0,5-2,5 раза больше площади входного сечения упомянутого входного конфузора.

При этом входной конфузор выполнен со следующим соотношением геометрических параметров:

d_к=(2,0-2,2)d₁;

l_к=(l,2-l,5)d_к,

где d_к - диаметр входного сечения входного конфузора;

d₁ - диаметр входного патрубка;

l_к - длина входного конфузора.

Кроме того, угол раскрытия диффузора рабочей камеры составляет 95-105° и в 1,5-2,0 раза превышает угол закрытия конфузора рабочей камеры.

Предпочтительно наружные стенки дополнительного конфузора были выполнены в виде расширяющегося усеченного конуса.

При этом объем рабочей камеры в 8-12 раз больше объема шарового ротора, длина рабочей камеры превышает диаметр шарового ротора в 2,3-2,6 раза, а диаметр выходного патрубка составляет 0,93-0,96 от диаметра шарового ротора.

Кроме того, лопасти турбинки шарового ротора выполнены стреловидными.

Возможно выполнение задней кромки лопастей турбинки шарового ротора с обратной стреловидностью по потоку.

Кроме того, намагничивание шарового ротора выполнено в виде намагниченного стержня, диаметрально закрепленного в полости шарового ротора в плоскости, перпендикулярной оси турбинки.

Наличие дополнительного входного конфузора и внешней цилиндрической втулки, в которой с кольцевым зазором установлен корпус, при заявленном соотношении геометрических параметров позволяет измерять большие расходы протекающей жидкости с высокой точностью при сохранении постоянной пропорциональности между частотой вращения шарового ротора, формируемым на выходе узла съема импульсным сигналом и протекающим через расходомер общим расходом жидкости.

На чертеже представлен общий вид расходомера.

Расходомер содержит установленный в цилиндрической втулке 1 с образованием кольцевого периферийного канала 2 корпус 3, выполненный с входным патрубком 4, снабженным входным конфузором 5, выходным патрубком 6 и рабочей камерой 7, образованной последовательно сопряженными диффузором 8 цилиндрической частью 9 и конфузором 10, в которой свободно размещен шаровой ротор 11 с намагниченным стержнем 12, снабженный установленной на оси 13 лопастной турбинкой 14, лопасти 15 которой выполнены стреловидными, предпочтительно с обратной стреловидностью на задней кромке по потоку, и узел съема сигнала (на чертеже не показан), поступающего от вращающегося намагниченного стержня 12.

При этом расходомер характеризуется следующим соотношением геометрических параметров:

d_к=(2,0-2,2)d₁;

l_к=(1,2-1,5)d_к;

L_р.к=(2,3-2,6)d_p;

d₂=(0,93-0,96)d_р;

V_р.к=(8-12)V_p;

S_м=(0,5-2,5)S_к;

α₁=(1,5,-2,0)α₂ при α₁=95-105°,

где d_к - диаметр входного сечения входного конфузора;

d₁ - диаметр входного патрубка;

l_к - длина входного конфузора;

L_р.к - длина рабочей камеры;

d_р - диаметр шарового ротора;

d₂ - диаметр выходного патрубка;

V_р.к - объем рабочей камеры;

V_p - объем шарового ротора;

S_м - минимальное проходное сечение кольцевого периферийного канала;

S_к - площадь входного сечения входного конфузора;

α₁ - угол раскрытия диффузора рабочей камеры;

α₂ - угол закрытия конфузора рабочей камеры.

Расходомер работает следующим образом.

Поток жидкости подается на вход в цилиндрическую втулку 1 и разделяется на два параллельно протекающих потока, один из которых проходит по кольцевому периферийному каналу 2, а другой - измеряемый - проходит через входной конфузор 5, входной патрубок 4 и поступает в рабочую камеру 7, где, проходя через диффузор 8, расширяется и за счет обратного вихреообразования в конфузоре 10 обеспечивает гидродинамический подвес свободно размещенного шарового ротора 11. Шаровой ротор 1, снабженный лопастной турбинкой 14, под действием протекающего измеряемого потока равномерно вращается в цилиндрической части 9 рабочей камеры 7 с частотой, пропорциональной протекающему расходу, которая фиксируется узлом съема сигнала. Измеряемый поток жидкости, выходя из выходного патрубка 6, соединяется с периферийным потоком в общий поток, расход которого при выбранных геометрических параметрах пропорционален расходу измеряемого потока, протекающего через рабочую камеру 7, и, соответственно, частоте вращения шарового ротора 11. Выполнение лопастной турбинки 14 со стреловидными лопастями 15, преимущественно с обратной стреловидностью на задней кромке, и наличие входного конфузора 5 обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление расходомера, что повышает точность и надежность его работы в широком диапазоне измерения, особенно при больших расходах протекающей жидкости.

Формула изобретения

1. Расходомер, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и рабочей камерой, выполненной в виде последовательно сопряженных диффузора, цилиндрической части и конфузора, в которой свободно размещен шаровой ротор, намагниченный в диаметральной плоскости вращения, который снабжен установленной на оси лопастной турбинкой, размещенной в выходном патрубке, и узел съема сигнала, отличающийся тем, что перед входным патрубком дополнительно размещен входной конфузор, а корпус установлен в цилиндрической втулке с образованием кольцевого периферийного канала, минимальное проходное сечение которого в 0,5÷2,5 раза больше площади входного сечения упомянутого входного конфузора.

2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что входной конфузор выполнен со следующим соотношением геометрических параметров:

d_к=(2,0÷2,2)d₁;

l_к=(1,2÷1,5)d_к,

где d_к - диаметр входного сечения входного конфузора;

d₁ - диаметр входного патрубка;

l_к - длина входного конфузора.

3. Расходомер по п.1 или 2, отличающийся тем, что угол раскрытия диффузора рабочей камеры составляет 95÷105° и в 1,5÷2,0 раза превышает угол закрытия конфузора рабочей камеры.

4. Расходомер по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что наружные стенки дополнительного конфузора выполнены в виде расширяющегося усеченного конуса.

5. Расходомер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что объем рабочей камеры в 8÷12 раз больше объема шарового ротора, длина рабочей камеры превышает диаметр шарового ротора в 2,3÷2,6 раза, а диаметр выходного патрубка составляет 0,93÷0,96 от диаметра шарового ротора.

6. Расходомер по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что лопасти турбинки шарового ротора выполнены стреловидными.

7. Расходомер по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что задняя кромка лопастей турбинки шарового ротора выполнена с обратной стреловидностью по потоку.

8. Расходомер по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что намагничивание шарового ротора выполнено в виде намагниченного стержня, диаметрально закрепленного в полости шарового ротора в плоскости, перпендикулярной оси турбинки.

РИСУНКИРисунок 1