Тахометрический преобразователь расхода

 

Союз Советскик

Социалистическык

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 11. 79 (21) 2836574/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.8! . Бюллетень № 34

Дата опубликования описания !7.09.8! (51)М. Кл.

Е 21 В 47/1О

1Ъеударвтваииый коиитет

СССР ио делан изаеретеиий и атврьивй (53) УДК 622.241 (088. 8) (72) Автор. изобретения

И. А. Диченко

Ивано-Франковское специальное конструкт ское.-бюро средств

1 автоматизации

{71) Заявитель (54) ТАХОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА .

Изобретение относится к скоростный . тахометрическим преобразователям объемного расхода газа или пара в число оборотов турбины с коррекцией изменений плотности измеряемой среды.

Известен тахометрический преобра5 зователь расхода, содержащий корпус и турбину в виде многозаходной витой трубчатой пружины с термометрической жидкостью. Такое устройство позволяет

Ю простыми средствами осуществлять коррекцию показаний прибора в соответствии с температурными изменениями плотности контролируемого потока, т.е. осуществлять привязку показаний объ15 емного расхода к меняющейся от температуры величине массового расхода (1).

К недостаткам данного устройства относится то, что в нем отсутствует корректор изменений плотности измеряемого потока от давления, в связи с чем прибор позволяет получать сведения о массовом расходе газообразных .и парообраэньтх сред только в условиях меняющихся температур и постоянных статических давлений, что ограничивает область применения прибора.

Цель изобретения — обеспечение получения информации о массовом расходе при переменных температуре и давлении.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен установленной в полости турбины поперечной перегородкой, делящей ее на две камеры, одна из которых заполнена термометрической жидкостью, а другая — отвакуумирована.

На фиг. 1 схематически показан скоростной тахометрический преобразователь расхода с вертикальным расположением оси в частичном разрезе; на фиг. 2 — вид турбины преобразователя, разрез А-А на фиг.1. Стрелками показано направление движения потока.

Скоростной тахометрический преобразователь состоит из корпуса 1, измерительной турбины 2, вращаницейся в

8б3848

25

Благодаря заполнению камеры термометрическим заполнителем соответстьующая ей часть витой трубчатой пружины превращается в упругий чувствительный элемент манометрического термометра, реагирующий на температурное изменение объема термометрической жидкости круговой (угловой ) деформацией (при нагреве раскручивается с уменьшением числа витков, а при ох40 лаждении скручивается) .

Рабочая характеристика манометрического термометра подобрана таким образом, что уменьшение числа витков пружины при ее развороте от нагрева заполнителя в диапазоне температур происходит пропорционально температурному уменьшению плотности рабочего вещества измеряемого потока. Уменьшение числа витков витой пружины при сохранении ее длины представляет собой увеличение mara (а при многозаходной пружине — хода) винтовой поверхности. Следовательно, нри нагреве заполнителя величина хода много" И заходной трубчатой пружины, представлякщей собой турбину расходомера, увеличивается пропорционально уменьшеопорах 3 и 4, расположенных в специальных гнездах на направлякщих аппаратах (струевыпрямителях ) 5 и 6. Турбина 2 выполнена в виде многоэаходной витой трубчатой пружины (см. фиг. 1), имеющей в поперечном сечении (см. фиг. 2) конфигурацию турбины (ярко выраженные ступицы и радиально расположенные продольные профилй), отличающейся от обычной турбины только )0 наличием внутренней полости. Торцы пустотелой турбины герметично заглушены (см. фиг. !) и снабжены опорами 3 и 4, а в средней части внутренней полости турбины установлена поперечная герметичная перегородка 7, делящая полость на две камеры 8 и 9, одна иэ которых заполнена термометрической жидкостью (показано точками) а другая — отвакуумирована.

Турбина может быть изготовлена иэ пружинного материала, применяемого для изготовления упругих чувствительных элементов давления,например из дисперсионно-твердеющего сплава

36НХТЮИ5, а для заполнения одной из камер может быть использовано оливковое масло или другой заполнитель с требуемыми свойствами температурного расширения. нию плотности рабочего вещества измеряемого потока от температуры.

Изменение же статического давления наружной среды не оказывает влияния на работу участка, так как заполняющая камеру термометрическая жидкость практически несжимаема и препятствует деформации участка под действием наружного давления.

В отличие от термометрической части участок витой трубчатой пружины, соответствующий отвакуумированной камере, реагирует на изменение наружного статического давления деформацией„ причем при росте давления скручивается, увеличивая число своих витков, при понижении — раскручивается.

Т.е. при увеличении плотности вещества от давления, величина хода пружины (турбины) уменьшается, а при уменьшении — увеличивается. Отвакууми,рованный участок не реагирует на изменение температуры из-эа отсутствия в камере термометрического заполнителя.

Скоростной тахометрический преобразователь расхода работает следующим образом.

Поступающая в расходомер рабочая среда вращает турбину со скоростью, пропорциональной объемному расходу.

При этом, скорость вращения турбины, являющаяся мерой расхода, может быть определена по формуле

° = - -, s н где n — идеальная скорость вращения

И турбины;

Q — объемный расход потока через турбину;

Н вЂ” величина хода винтовой поверхности, образукицей лопасти турбины;

5 — площадь "живого" сечения потока в плоскости, перпендикулярной оси турбины.

Ъ

Допустим, что в начальный момент число оборотов расходомера пропорционально также массовому расходу. При росте температуры рабочей среды измеряемого потока происходит пропорциональное нагреву уменьшение ее плотности и уменьшение массового расхода1 величина которого начинает отставать от величины объемного расхода, измеряемого турбиной и сохраняющего постоянство, т.е. нарушается пропорциональность зависимости массового расхода

1и показаний расходомера. с

8638

Формула изобретения

Однако одновременный с нагревом рабочей среды прогрев манометрического термометра влечет за собой увеличение хода винтовой поверхности (крыльчатки ) турбины, пропорциональное уменьшению плотности и массового расхода вешества. При этом, число оборотов турбины падает (см. формулу, где величина хода турбины находится в saaменателе и обозначена буквой Н), т.е. щ скорость вращения турбины уменьшается пропорционально уменьшению плотности и величины массового расхода вещества. Следовательно, объемный расход и показания прибора снбва окажутся пропорциональными массовому расходу.

При росте давления газообразное вещество потока начинает сжиматься и происходит пропорциональное росту давления увеличение плотности вещества, а следовательно, и увеличение его массового расхода, величина которого начинает опережать величину объемного расхода, т.е. опять нарушается пропорциональность зависимости массового расхода и показаний расходомера.

Однако одновременно с ростом давления происходит деформация отвакууми30 рованной части турбины, являющейся упругим чувствительным элементом давления, влекущая за собой уменьшение хода винтовой поверхности (крыльчатки) турбины, пропорциональное увели" чению плотности и массового расхода З вещества. При этом числе оборотов турбины возрастает (см. формулу),причем также пропорционально увеличению плотности и массового расхода вещества. Следовательно, объемный расход и 4О показания прибора снова окажутся пропорциональными массовому расходу.

Если уменьшение плотности вещества при нагреве и ее увеличение при рос" те статического давления окажутся 4э равными, температурная деформация турбины и ее деформация под действием давления среды также уравняются и

48 6 число оборотов турбины останется неизменнъич.

Таким образом, пс.лазания усовершенствованного расходомера в любом случае являются пропорциональными мас" совому расходу и прибор может быть отградуирован в единицах массового расхода.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять коррекцию показаний прибора в соответствии с изменен .ем плотности вещества контролируемого потока от температуры и давления, т.е. осуществлять привязку показаний объемного расхода к меняющейся от температуры и давления величине массового расхода (получать сведения о массовом расходе газообразного вещества в условиях меняющихся температур и давлений). Это достигается простейшими средствами, без увеличения количества деталей, в связи с чем предложенная коррекция может. быть применена во всех схемах известных тахо" метрических преобразователей расхода..

Тахометрический преобразователь расхода, содержащий корпус и турбину в виде многозаходной витой трубчатой пружины с термометрической жидкостью, отличающийся тем, что, Ic целью обеспечения получения информации о массовом расходе при переменных температуре и давлении, он снабжен установленной в полости турбины аоперечной перегородкой, делящей ее на две камеры, одна из которых заполнена термометрической жидкостью, а другая — етвакуумирована.

Источники информации, принятые so внимание лри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2805280/22-03, кл. К 2l В 47/!О, 1979 (прототип)