Турбинный расходомер

Авторы патента:

Савельев Владимир Александрович (RU)

G01F1/00 - Измерение объема или массы жидкостей, газов или сыпучих тел путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком (измерение соотношений расхода G01F 5/00; измерение скорости потока G01P 5/00; индикация наличия или отсутствия потока G01P 13/00; регулирование расхода или соотношений G05D)

Владельцы патента RU 2511705:

Открытое акционерное общество УК "Завод Водоприбор" (RU)

Турбинный расходомер содержит корпус с измерительным каналом, в котором между двумя обтекателями, соответственно струенаправляющего аппарата и струевыпрямителя, с возможностью осевого перемещения и вращения расположена турбинка, а также узел съема сигнала. На ступице турбинки расположены лопасти, на которых закреплено кольцевое тело обтекания с лопастями на его внешней стороне и лопастями, закрепленными на внутренней стороне упомянутого кольцевого тела обтекания. Для обеспечения гидродинамического уравновешивания турбинки на торце ступицы с противоположной входу стороне расположен кольцевой буртик, в котором выполнены продольные сквозные каналы, расположенные против лопастей, на которых закреплено кольцевое тело обтекания. Высота лопастей, закрепленных на внутренней стороне кольцевого тела обтекания, меньше или равна расстоянию между кольцевым телом обтекания и кольцевым буртиком. Технический результат - обеспечение надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне измеряемых расходов, в том числе и на максимальных расходах, расширение диапазона измерений, повышение чувствительности на малых расходах, повышение точности измерений, увеличение ресурса работы, снижение потерь напора, упрощение технологии изготовления турбинки вместе с устройством для ее гидродинамического уравновешивания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения расхода жидкостей и газов,

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №611113, кл. G01F 1/12, 15.06.78), содержащий корпус с измерительным каналом; входной обтекатель с устройством для снижения влияния вязкости среды; выходной обтекатель; турбинку, на лопастях которой со стороны входа потока установлено профилированное кольцо с наружной поверхностью, расширяющейся в направлении потока, образующее кольцевые зазоры со ступицей турбинки и с входным обтекателем, а на стенке измерительного канала напротив профилированного кольца выполнен кольцевой выступ.

Конструкция такого расходомера не обеспечивает полного гидродинамического уравновешивания турбинки во всем диапазоне расходов, имеет повышенные потери напора в связи с уменьшением проходного сечения в области кольцевого выступа и профилированного кольца. Эксплуатационным недостатком являются малые зазоры между профилированным кольцом и входным обтекателем.

Известен турбинный расходомер (патент на пол. мод. RU №93527 Ul G01F 1/10 от 27.04.2010, №12), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с устройством гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух торцевых конических буртиков с закрепленными на ней лопастями и кольцевым телом сопротивления; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал. В этом расходомере в торцевой части ребер струенаправляющего аппарата со стороны турбинки выполнено углубление (например, кольцевой формы), внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра кольцевого тела сопротивления, а внешний диаметр больше внешнего диаметра кольцевого тела сопротивления, при этом винтовой шаг лопастей турбинки, расположенных между кольцевым телом сопротивления и ступицей, может быть больше или меньше винтового шага лопастей турбинки на внешней стороне кольцевого тела сопротивления, а длина кольцевого тела сопротивления больше осевой длины лопастей турбинки.

Такая турбинка обладает повышенным гидравлическим сопротивлением, что оказывает негативное влияние на ее гидродинамическое уравновешивание и метрологические характеристики.

В качестве прототипа выбран турбинный расходомер (патент на пол. мод. RU №113351 U1 G01F 1/10 от 10.02.2012, №4), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно по ходу потока размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с лопастями, связанными по внешнему периметру с кольцевым телом обтекания с образованием внутреннего лопастного венца упомянутого кольцевого тела обтекания, имеющего также внешний лопастной венец; устройство гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух конических буртиков, образованных на торцах ступицы; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал. При этом кольцевое тело обтекания вместе с внешним лопастным венцом выполнено с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу. Также внешний лопастной венец может быть выполнен с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу в направлении к переднему или к заднему обтекателю.

В этой конструкции, наряду с тем что турбинка обладает повышенным гидравлическим сопротивлением и оказывает негативное влияние на ее гидродинамическое уравновешивание и метрологические характеристики, требуется сложная технология для изготовления турбинки вместе с буртиками для обеспечения гидродинамического уравновешивания.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, обеспечение надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне измеряемых расходов, в том числе и на максимальных расходах, расширение диапазона измерений, повышение чувствительности на малых расходах, повышение точности измерений, увеличение ресурса работы, снижении потерь напора, упрощение технологии изготовления турбинки вместе с устройством для ее гидродинамического уравновешивания.

Указанный технический результат достигается в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с лопастями, на которых закреплено кольцевое тело обтекания с лопастями на его внешней стороне и лопастями, закрепленными на его внутренней стороне; устройством гидродинамического уравновешивания в виде кольцевого буртика, выполненного с противоположного входу потока торце ступицы, диаметром больше диаметра ступицы с продольными сквозными каналами, проходящими через упомянутый кольцевой буртик; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал. При этом высота лопастей, закрепленных на внутренней стороне кольцевого тела обтекания, меньше или равна расстоянию между кольцевым телом обтекания и кольцевым буртиком. В кольцевом буртике выполнены продольные сквозные каналы. Продольные сквозные каналы в кольцевом буртике расположены против лопастей, на которых закреплено кольцевое тело обтекания.

На фигуре 1 схематически показано устройство предлагаемого турбинного расходомера.

На фигуре 2 показано устройство турбинки с кольцевым буртиком и сквозными каналами, проходящими через него.

Предлагаемый турбинный расходомер (фиг.1) содержит корпус 1 с измерительным каналом 2, в котором расположены: струенаправляющий аппарат в виде ребер 3 с передним обтекателем 4; турбинка (фиг.2), установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, состоит из ступицы 5 с лопастями 6, на которых закреплено кольцевое тело обтекания 7 с лопастями 8 на его внешней стороне и лопастями 9 высотой А, закрепленными на его внутренней стороне, устройство для гидродинамического уравновешивания турбинки в виде кольцевого буртика 10 с продольными сквозными каналами 11; струевыпрямитель с задним обтекателем 12; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал 13.

Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струенаправляющий аппарат 3, в зазоре между передним обтекателем 4 и ступицей 5 турбинки создается пониженное статическое давление. На торцевую часть ступицы турбинки и кольцевой буртик со стороны заднего обтекателя действует динамический напор. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. Турбинка начинает перемещаться в сторону переднего обтекателя. При движении турбинки против потока увеличивается гидродинамическое сопротивления и сила, действующая на турбинку по потоку, возрастает. При этом увеличивается зазор между торцом ступицы и задним обтекателем и часть потока проходит по каналам в кольцевом буртике. Все это приводит к уменьшению силы динамического напора, действующего на турбинку против потока. Силы, действующие на турбинку по потоку и против потока, уравновешиваются и, при дальнейшем расходе, турбинка остается в уравновешенном состоянии.

В связи с тем, что лопасти, закрепленные на внутренней стороне кольцевого тела обтекания, выполнены высотой А, то между упомянутыми лопастями и ступицей образуется зазор, что уменьшает гидравлическое сопротивление и совместно с наличием сквозных каналов в кольцевом буртике приводит к уменьшению силы давления на турбинку. Поток, проходящий через сквозные продольные каналы в кольцевом буртике, позволяет обеспечивать оптимальные условия для гидродинамического уравновешивания турбинки.

Кольцевое тело обтекания в турбинке делит поток на два кольцевых потока, что вместе с наличием лопастей, закрепленных на внутренней стороне кольцевого тела обтекания, и сквозных продольных каналов в кольцевом буртике дает возможность сформировать оптимальную эпюру распределения скоростей потоков, действующих на лопасти турбинки, и повысить степень турбулентности. Все это позволяет повысить чувствительность и расширить диапазон измерений в сторону малых расходов.

Указанное техническое решение позволяет получить турбинный расходомер с гидродинамически уравновешенной турбинкой в широком диапазоне расходов, расширить диапазон измерений, повысить чувствительность, уменьшить гидравлическое сопротивление турбинки, увеличить ресурс работы, упростить технологию изготовления турбинки.

1. Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с лопастями, на которых закреплено кольцевое тело обтекания с лопастями на его внешней стороне и лопастями, закрепленными на его внутренней стороне; устройством гидродинамического уравновешивания в виде кольцевого буртика, выполненного с противоположного входу потока торце ступицы, диаметром больше диаметра ступицы, со сквозными продольными каналами, проходящими через упомянутый буртик; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, отличающийся тем, что высота лопастей, закрепленных на внутренней стороне кольцевого тела обтекания, меньше или равна расстоянию между кольцевым телом обтекания и кольцевым буртиком.

2. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что в кольцевом буртике выполнены продольные сквозные каналы.

3. Турбинный расходомер по п.2, отличающийся тем, что продольные сквозные каналы в кольцевом буртике расположены против лопастей, на которых закреплено кольцевое тело обтекания.

Изобретение относится к методам измерения объемного расхода, а именно определения эффективной площади натекания и механизма поступления природного газа радона в помещение.

Автономный счетчик газа // 2507483

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в технологических трубопроводах для измерения количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ.

Способ определения объема отсепарированного попутного нефтяного газа // 2502052

Способ обеспечивает определение объема отсепарированного попутного нефтяного газа (ПНГ) в установке предварительного сброса воды (УПСВ) или дожимной насосной станции (ДНС).

Счетчик крыльчатый холодной и горячей воды // 2498227

Предложенное изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в водоснабжении и гидравлике для измерения количества холодной и/или горячей воды.

Способ оценки термодинамического равновесия газожидкостной смеси при проведении фильтрационных экспериментов // 2497083

Способ оценки термодинамического равновесия газожидкостной смеси при проведении фильтрационных экспериментов предусматривает закачивание в многофазный сепаратор газовой и жидкой фаз с заданными объемным соотношением фаз в потоке и расходами.

Способ измерения расхода жидкого металла через проточную часть циркуляционного контура // 2490597

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Установка для прокачки поверочной газовой смеси // 2488816

Изобретение относится к области газовой хроматографии, а именно к прокачке поверочных газовых смесей (ПГС) через какие-либо изделия, например концентраторы, используемые в дальнейшем в лабораторных комплексах для отбора и газохроматографического анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях на наличие и содержание вредных примесей.

Способ измерения объемного расхода электропроводящих жидкостей через сосуд // 2488779

Изобретение относится к способу измерения объема расхода электропроводящих жидкостей через сосуд по п.1 формулы изобретения. .

Способ и устройство для управления давлением и/или объемным расходом текучей среды // 2487390

Изобретение относится к способу управления давлением и/или объемным расходом текучей среды и к устройству для управления объемным расходом и/или давлением в трубопроводе.

Устройство измерения для определения массового расхода убираемых культур // 2487319

Изобретение относится к области измерительной техники и направлено на повышение точности определения массового расхода убираемых культур даже в случае малых расходов, что обеспечивается за счет того, что устройство, в котором убираемая культура транспортируется посредством транспортера, содержит первое измерительное устройство для взвешивания транспортера вместе с транспортируемой убираемой культурой, второе измерительное устройство для определения объема убираемой культуры, транспортируемой с помощью транспортера, и компьютерное устройство, которое соединено с первым измерительным устройством и вторым измерительным устройством и которое задействовано для того, чтобы определять массовую плотность убираемой культуры посредством измеренных значений первого измерительного устройства и второго измерительного устройства.

Способ контроля загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов // 2520957

Изобретение относится к области контроля правильности загрузки железнодорожных цистерн нефтепродуктами и может применяться для контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн непосредственно в процессе налива нефтепродуктов, например мазута, на наливных эстакадах для исключения (предупреждения) перелива или недолива цистерн. Способ контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов характеризуется тем, что перед началом налива нефтепродуктов при помощи гибкой линейки, размещенной на наружной стороне цилиндрической поверхности котла цистерны, фиксируют уровень H1 контроля загрузки цистерны, который устанавливают ниже уровня Н2 требуемой загрузки цистерны, затем осуществляют налив нефтрепродуктов, в процессе которого при помощи тепловизионного прибора контролируют момент, при котором фактический уровень загрузки цистерны достигает уровня Ht контроля загрузки цистерны. Технический результат - расширение арсенала технических средств, предназначенных для контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов, повышении точности определения уровня загрузки за счет контроля текущего уровня загрузки цистерны в режиме реального времени в процессе налива нефтепродуктов, что снижает вероятность недолива или перелива загружаемых нефтепродуктов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения расхода газожидкостной смеси // 2521282

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля расхода газожидкостной смеси (ГЖС), извлекаемой, например, из буровой скважины. Способ измерения расхода газожидкостной смеси включает измерение объемного расхода по частоте вращения ротора при нулевом перепаде давления и передачу данных вычислителю. При этом поддерживают частоту вращения ротора при нулевом перепаде давления на нем, измеряют величины крутящего момента ротора и его частоты вращения, определяют плотность смеси по крутящему моменту ротора, приравнивают ее к одному из двух уравнений, связывающих плотность, вязкость и покомпонентные доли трехкомпонентной смеси для формирования ее доли сопротивления в крутящем моменте ротора. Далее выделяют вязкость для двухфазной смеси и сравнивают ее с другим из двух уравнений, корректируют величину плотности смеси в трехкомпонентной смеси через крутящий момент ротора, формируют его доли по плотности и вязкости смеси, извлекают вычислителем из полученных независимых уравнений массовые и объемные составляющие трехкомпонентной смеси и массового расхода смеси. Технический результат - упрощение способа измерения расхода газожидкостной смеси при ограниченном приборном составе устройств измерения, т.е. сокращение измерительных операций, требующих одновременности для более достоверного измерения массового расхода среды, а также измерение параметров потока в одном приборном месте. 1 ил.

Способ измерения массового расхода среды // 2521285

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения расхода различных сред, в частности при коммерческих расчетах. Способ измерения массового расхода среды включает измерение объемного расхода по частоте вращения измерителя при нулевом перепаде давления и передачу данных вычислителю. При этом выработанную вычислителем величину крутящего момента привода делят на частоту вращения измерителя. Технический результат - упрощение способа измерения массового расхода при ограниченном приборном составе устройства измерения, т.е. сокращение измерительных и вычислительных операций, требующих одновременности для более достоверного измерения массового расхода среды, а также одновременное измерение двух параметров в одном приборном месте. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси // 2521721

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для контроля расхода газожидкостной смеси (ГЖС), извлекаемой, например, из буровой скважины. Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси включает измерение объемного расхода и передачу данных вычислителю. При этом поддерживают частоту вращения ротора при нулевом перепаде давления на нем, измеряют величины крутящего момента ротора, его частоты вращения и вязкость смеси, определяют плотность смеси по величине крутящего момента и приравнивают ее одному из двух известных уравнений, связывающих плотность, вязкость и покомпонентные доли трехкомпонентной смеси, измеренный коэффициент вязкости смеси сравнивают с другим из двух известных уравнений, извлекают вычислителем из трех независимых уравнений массовые и объемные покомпонентные составляющие смеси. Технический результат - упрощение способа измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси при ограниченном приборном составе устройств измерения, т.е. сокращение измерительных операций, требующих одновременности для более достоверного измерения массового расхода среды, а также измерение параметров потока в одном приборном месте. 1 ил.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2523768

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, электроды и индуктор. При этом имеется защитный кожух, выполненный из нержавеющей немагнитной стали в виде полого цилиндра с диаметром, превышающим диаметр трубы, и установленный соосно с трубой, с которой закреплен с помощью двух металлических перемычек, касающихся наружной поверхности трубы и внутренней поверхности защитного кожуха по линии, пересекающий диаметр канала в центральной области поперечного сечения трубы перпендикулярно направлению магнитного поля, создаваемого индуктором, который расположен за пределами защитного кожуха, а электроды приварены к внешней поверхности защитного кожуха. Технический результат - упрощение монтажа расходомера на трубопроводе с защитным кожухом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для регулирования уровня жидкости // 2525146

Устройство для регулирования уровня жидкости содержит сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор. Сепарационная емкость соединена с выходным коллектором через расходную емкость, причем соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из двух прямых и двух оппозитных сифонов и, при этом жидкостная труба соединена через расходную емкость с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи другого прямого и другого оппозитного сифона тоже через расходную емкость, и, кроме того, и оба оппозитных сифона, и выходной коллектор соединены тройником, а нижняя образующая колена прямого сифона, соединяющая сепарационную емкость с расходной емкостью, находится внутри расходной емкости. Соединение сепарационной емкости с выходным коллектором через расходную емкость достаточного объема для организации необходимого расхода жидкости посредством комплекса из двух прямых и двух оппозитных сифонов и создает надежную систему регулирования уровня жидкости. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик, герметичности и стабильности работы устройства для регулирования уровня жидкости. 1 ил.

Камерный объемный счетчик с качающимися лопастями // 2526294

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объема и объемного расхода жидких сред. Счетчик состоит из входного (1) и выходного (2) коллекторов, корпуса (3), ротора (4), имеющего возможность вращаться вокруг оси в точке O, и лопастей (5), шарнирно закрепленных на роторе в точках A, A′, A′′. Также имеются тяги (6), соединяющие одну из точек (B, B′, B′′) каждой лопасти (5) с точкой C. Положение точек O и C неизменно и они не совпадают. Подача потока жидких сред возможна в любом направлении. Технический результат - повышение точности измерения объема и объемного расхода жидких сред, исключение трения разделительного элемента по формообразующей поверхности корпуса и износа формообразующих поверхностей корпуса и лопастей. 2 ил.

Электромагнитный расходомер большого диаметра // 2527134

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется электрическое поле, являющееся мерой объемного расхода. Электромагнитный расходомер большого диаметра для жидких металлов состоит из трубы без электроизоляционного покрытия, электродов, присоединенных к наружной поверхности трубы, магнитопровода, выполненного в виде полого цилиндра толщиной не менее 5 мм и двух бескаркасных седлообразной формы индукционных катушек возбуждения магнитного поля. Каждая бескаркасная катушка имеет вид эллипса, огибающего трубу, ось среднего витка которого, расположенная вдоль образующей трубы, равна 0,5-0,6 диаметра канала, а ось среднего витка, расположенная вдоль периметра трубы, равна 1,0-1,2 диаметра канала. Технический результат - повышение верхнего предела температуры измеряемой среды до 500°C и повышение точности измерения расхода в трубах большого диаметра (от 300 до 1000 мм). 1 ил.

Способ изготовления струйного генератора // 2528275

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для измерения расхода и количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ. Способ изготовления струйного генератора, содержащего проточную часть в виде плоских струйных элементов с каналами управления, приемными, питания и слива, конструктивно расположенных друг над другом, по которому разрабатывают 3D-модель струйного генератора, выбирают рабочий материал для выращивания струйного генератора, определяют ось модели 3D струйного генератора в качестве оси выращивания, подбирают в формате 3D ее положение для выращивания (полимеризации), которое определяет минимум уменьшения проходных сечений проточной части, формируют послойные сечения струйного генератора в формате 3D в направлении оси выращивания, технологически выращивают послойно всю конструкцию струйного генератора. Технический результат - надежность герметичности между слоями и каналами передачи информации, уменьшение количества времени на изготовление струйного генератора, упрощение размещения цельного корпуса струйного генератора в любой конструкции за счет неразборности, сложность копирования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство пусковое стабилизирующее // 2529453

Изобретение относится преимущественно к ракетной технике и используется для поддержания заданного расхода компонентов топлива при изменении давления на входе в двигатель. Устройство имеет регулирующий орган, с соответствующим ему дросселирующим отверстием, корпус с входной и выходной полостями, между которыми расположен чувствительный элемент в виде сильфона с неподвижным фланцем, закрепленным в корпусе на выходе из устройства и подвижным фланцем, расположенным на входе в устройство. Согласно изобретению сильфон подпружинен пружиной сжатия, а дросселирующее отверстие выполнено в подвижном фланце сильфона и взаимодействует с неподвижно установленным профилированным регулирующим органом. Дополнительно в неподвижном фланце могут быть выполнены одно или несколько дросселирующих отверстий, соединяющих входную и выходную полости. Технический результат - повышение точности поддержания заданного расхода рабочего тела в расширенном диапазоне изменения давления на входе и улучшение динамики выхода двигателя на режим при включении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.