Шариковый расходомер

 

«рте;, ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Социалистических

Реслублмк

„„ 771466 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.11.72 (21) 1850843/18-10 с присоединением заявки № 2567220/l8-10 (23) Приоритет— (51) Я. Кл,з

G 01 F 1/1О

Гоеудорстеениый комитет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.80 (53) УДК 681.12!..4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Комаров, Б. И. Никитин, М. Д. Силин и Н. П. Веялис (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт тепло-энергетического приборостроения (54) ШАРИКОВ ЫЛ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к области измерения расхода, а именно, к шариковым расходомерам. Прибор может быть использован в химической, нефтяной, энергетической и других областях промышленности.

Известна конструкция шарикового расходомера, содержащего корпус, ступицу, струенаправляющий аппарат, чувствительный элемент в виде шара, ограничительное кольцо и струевыпрямитель 11). В данном расходомере с целью повышения надежности, срока службы и точности измерения 1о в торцовой части ограничительного кольца направленной К чувствительному элементу, или в ступице выполнено кольцевое сопло, создающее поток, отжимающий шар от ограничительного кольца.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что шар не освобожден от влияния центробежной силы, которая вызывает трение шара о внутреннюю стенку корпуса. Это влечет за собой износ шара, а, следовательно, оказывает существенное влияние 2о на срок службы прибора.

Известен шариковый расходомер для измерения расхода жидкости, содержащий полый немагнитный корпус, с входным и выходным патрубками, обтекатель, причем диаметр корпуса и обтекателя больше диаметра входного и выходного патрубков, ферромагнитный шар, струенаправляющее устройство и узел съема сигнала, расположенный снаружи корпуса вблизи mapa(23, В известном расходомере ферромагнитный шар, не разруженный от воздействия центробежной силы, вращается в плотно его облегающем торроидальном канале, который выполнен в обтекателе. Из-за этого шар испытывает значительное трение и износ по наружной поверхности, что снижает срок службы расходомера.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы расходомера.

Эта цель достигается тем, что кольце вой измерительный канал выполнен в виде радиального зазора между стенкой корпуса и обтекателем со стороны выходного патрубка, в стенке корпуса и в обтекателе выполнены ограничительные канавки, а перед чувствительным элементом в выходном радиальном зазоре и во входном радиальном зазоре расположены направляющие лопасти.

771466

Направляющие лопасти выполнены поворотными вокруг осей, перпендикулярных радиусу обтекателя.

На фиг. 1 представлена схема описанного расходомера; на фиг. 2 — картина сил, действующих на шар.

Расходомер содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, обтекатель 3, образующий с корпусом входной радиальный канал 4 и выходной канал 5 в виде радиального зазора между стенкой корпуса и обтекателем со стороны выходного патрубка. Во входном и выходном радиальных каналах расположены направляющие лопасти 6 и 7, в выходном радиальном канале расположен чувствительный элемент (шарик) 8. В обтекателе и стенке корпуса выполнены направляющие канавки 9 и 10. Вблизи от шара на корпусе расположен узел съема сигнала 11, связанный с преобразователем 12.

Расходомер работает следующим образом.

Поток измеряемой среды через патрубок

1 попадает в корпус и далее, обходя со всех сторон обтекатель 3, в результате взаимодействия с лопастями струенаправляющего устройства — лопастей 6 и 7 приобретает винтообразное движение. Движущийся поток увлекает за собой шар 8, свободно расположенный в канавках. Скорость вращения шара, пропорциональная расходу, фиксируется в виде электрических импульсов бесконтактным узлом съема сигнала 11 и по линии связи передается в преобразователь

12, в котором преобразуется в один из стандартных электрических сигналов.

Использование в конструкции направляющих лопастей 6 позволяет осуществить предварительную закрутку потока перед основными направляющими лопастями 7 и тем самым более плавно воздействовать на поток измеряемой среды, отклоняя его на требуемый узел. Это позволяет снизить потери напора в расходомере. Для изменения степени воздействия закрутки на шар лопасти выполнены поворотными вокруг осей, перпендикулярных радиусу обтекателя.

Картина сил, действующих на шар, следующая (фиг. 2) .

Со стороны потока на шар действует сила динамического воздействия (F ), увлекающая шар за потоком. Кроме того на шар будут действовать: центробежная сила(Е„), сила веса, силы трения шара о детали корпуса, а также силы Магнуса и Кориолиса.

Однако, благодаря использованию для изготовления шаров материалов с плотностью, близкой к плотности измеряемой среды, а также с малым коэффициентом трения относительно деталей корпуса расходомеров, действие на шар силы веса, силы трения, а также сил Магнуса и Кориолиса можно свести к минимуму.

В этом случае наибольшее влияние на шар будут оказывать сила динамического

4 воздействия потока F и центробежная силаГч

Угол /3, под которым на шар действует сила динамического воздействия F, определяется углом наклона лопастей 6 и 7. Сила

F ìîæåò быть разложена на две составS ляющие: одна из низ — F < заставляет шар вращаться по окружности, другая Гг,о действует по радиусу к центру вращения, т. е. в сторону, противоположную действию на шар центробежной силы F.

Угол наклона лопастей направляющего я аппарата (ф) шарикового расходомера выбирается таким образом, чтобы соблюдалось равенство Fu, = Гпо . В результате этого на шар будет действовать только та часть силы F„, которая заставляет его вращаться по круговой орбите, и одновременно устраняется действие сил Е„о и Ец, которые вызывают трение и износ шара, в результате этого увеличивается срок службы расходомера.

Проведение испытания на макетах шари ковых расходомеров с шарами из различного материала показали, что существуют такие углы наклона лопаток направляющего аппарата, при которых происходит уравновешивание радиальных сил, действующих на шар. Величина углов Я от 35 до 57 .

Как показали проведенные испытания, в этом случае практически устраняется износ шара в расходомере и ресурс работы приборов составляет не менее 25000 часов.

Формула изобретения

1. Шариковый расходомер, содержащий немагнитный корпус с входным и выходным патрубками, расположенный в корпусе обтекатель, причем корпус и обтекатель выполнены с диаметром, большим, чем диаметр .входного и выходного патрубков, а

3s обтекатель образует с корпусом входной радиальный канал, чувствительный элемент в виде шара, расположенный в кольцевом измерительном канале, и узел съема сигнала, расположенный снаружи корпуса вблизи шара, отличающийся тем, что, с целью

40 повышения надежности и увеличения срока службы расходомера, кольцевой измерительный канал выполнен в виде радиального зазора между стенкой корпуса и обтекателем со стороны выходного патрубка, в з стенке корпуса и (или) в обтекателе выполнены ограничительные канавки, а перед чувствительным элементом в выходном радиальном зазоре и (или) во входном радиальном зазоре расположены направляющие лопасти.

2. Шариковый расходомер по п. 1, отличающийся тем, что, направляющие лопасти выполнены поворотными вокруг осей, перпендикулярных радиусу обтекателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 231138, кл. G 01 F 1/10, 1964.

2. Патент Японии № 44-20898, кл. 108 D 2, G 01 F 1/10, 1969 (прототип).

771466 фиг. 1

Fn фиг.2

Составитель Т. Звенигородская

Редактор Е. Абрамова Тех едК.Ш и

Заказ 6679 51 ехред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая

Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4