Шариковый роторный расходомер

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Республик

< 924513 (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 16.01.80 (2!)2868679/18-10 (5! )М. Кл . с присоединением заявки .%—

G 01 F 1/10 Ъаудэрстввииый камитет

СССР пв делам изебретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30. 04 ° 82 ° Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 30 . 04 . 82 (53) УДК681 121 (088.8) /

B,В.Пряхин, Н.И.Чистяков, Г.Г.Шкловер, П.ф.Коротков и Н.И.Лохин 1

1 .".:, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ШАРИКОВЫЙ РОТОРНЫ11 РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и.может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода агрессивных и нейтральных жидкостей.

Известен тахометрический расходомер с плавающей (безопорной) турбинкой, снабженной двумя конусами, где гидродинамическое уравновешивание осуществляется двумя расходящимися кольцевыми потоками жидкости Ll).

Недостаток расходомеров с ротором в виде турбинки — сравнительно низкая надежность при работе на загрязненных жидкостях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шариковый роторный расходомер, содержащий сочленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактным.узлом съема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловый входной участок и выходной цилиндрический участок с установленным перед ним

2 ограничителем, и свободно расположенный в камере шар, в теле которого выполнено сквозное отверстие.

При работе такого расходомера шар внутри камеры обретает гидродинамически взвешенное состояние и вра" щается вокруг собственной оси, не ,касаясь стенок камеры и других находящихся в ней элементов (соплового участка и ограничителя). Частота . вращения шарового ротора при этом пропорциональна расходу контролируемой среды ь 27, Недостаток известного расходомера - повышенные гидравлические потери, обусловленные наличием на выходе расходомера функционального сужения проточного канала цилиндрической камеры, а также узкий диапазон измерений.

Цель изобретения - уменьшение гидравлических потерь и расширение диапазона измерений.

9245!

Поставленная цель достигается тем, что в шариковом роторном расходомере, содержащем сочленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактным узлом съема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловходной участок и вь<ходной цилиндрический участок с установленным перед ним ограничителем,и свободно расположенный в камере шар, в теле t0 которого выполнено сквозное отверстие, выходной цилиндрический участок и проточная цилиндрическая камера выполнены одинакового диаметра, не превышающего внутренний диаметр соединяемого с выходом расходомера трубопровода, при этом отношение диаметра соплового участка к диаметру цилиндрической камеры составляет 0,1"

0,6; а отношение диаметра шара к диа- о метру цилиндрической камеры — 0,340,60.

Отсутствие сужающего устройства на выходе проточной части корпуса снижает гидравлическое сопротивление рас- zs ходомера и упрощает его конструкцию.

При этом подбором оптимальных соотношений диаметра соплового участка, диаметра шара (шарового ротора) и проточной части обеспечивается расширение диапазона измерения расходомера.

На фиг.1 представлен шариковый роторный расходомер, общий вид на фиг.2 - кривая распределения сил, действующих на шар при его различных

35 положениях по оси цилиндрического канала проточной камеры.

Расходомер содержит корпус 1, сочленяемый с контролируемым трубопроводом 2, цилиндрическое сопло 3, установленное на входном участке, стерн<ень-ограничитель 4, расположенный перед выходным цилиндрическим участком, и свободно помещенный в цилиндрическую проточную камеру 5

45 (между ними) шар 6 с диаметральным сквозным отверстием 7 в теле, выпол" няющий роль ротора. Вне корпуса 1 установлен бесконтактный узел съема сигнала (индукционный .преобразователь 8),связанный электрически с измерительным блоком (не показан). Выходной цилиндрический участок проточного канала (за стержнем-ограничителем, по потоку ) выполнен по диаметру равным диаметру цилиндрической камеры 5. При этом, исходя из условий оптимальности подвески шара, отношение диаметра отверстия цилиндрического со<1ла к диаметру цилиндрического канала принято О,10,6, а отношение диаметра шара к диаметру цилиндрического каналав диапазоне 0,.34-0,60.

Расходомер работает следующим образом.

При истечении жидкости из сопла

3 вследствие резкого расширения потока образуется струя, действующая на некоторую часть лобовой поверхности шара 6, и кольцевой замкнутый вихрь, стесняющий струю. В объеме канала за шаром происходит восстановление гидростатического давления, которое, действуя по всей поверхности кормовой части шара против потока, уравновешивает гидродинамическое давление струи. Перемещейие шара в радиальном направлении к оси потока в первоначальный момент обусловлено подъемной силой струи.

При этом гидродинамическое подвешивание шара, как следует из опыта, осуществляется при указанных выше соотношениях диаметров.

При движении жидкости шар 6 получает вращательное движение вокруг оси, перпендикулярной оси сквозного отверстия 7 и к направлению потока. Вращение шара 6 обусловлено наличием в нем отверстия, причем скорость его вращения пропорциональна расходу жидкости. На выходе индукционного преобразователя 8 появляется синусоидальное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения.

При перемещении шара из точки гидравлического взвешивания (точка Q ) против потока (участок ч - В) и по потоку (участок с< - С) на него действует возвращающая сила таким образом, что шар в итоге как бы оказывается в потенциальной яме (в точке о ). За точкой с шар уносится потоком, ввиду чего стержень-ограничитель устанавливается за точкой с,, что гарантирует гидродинамическое взвешивание шара при любой пространственйой ориентации расходомера.

С целью исключения влияния магистрали трубопровода 2 в.которой установлен предлагаемый расходомер, на гидродинамическое взвешивание шарового ротора диаметры проточной части расходомера и трубопровода должны быть одного размера (фиr.1). При

5 924 достаточно длинном корпусе расходомера диаметр трубопровода, с которым его соединяют, не оказывает влияния на гидродинамическое взвешивание ротора. Например, при диаметре проточной части расходомера,равном 56 мм, длина корпуса должна быть не менее

220 мм.

Расходомер, как и ближайший его аналог, работает при любой пространственной ориентации.

Отсутствие сужающего устройства на выходе уменьшает гидравлическое сопротивление расходомера, при этом упрощается его конструкция.

Предлагаемая форма проточной части увеличивает предел изменения диаметров сопла и ротора относительно диаметра цилиндрического канала,и как следствие этого, расширяет диапазон измеряемых расходов.

Изменение диапазона измеряемого расхода осуществляется сменой сопла или шара, т.е. один и тот же расходомер момно исполЬзовать для измерения различных расходов.

Экономический эффект от реализации предлагаемого расходомера достигается за счет упрощения конструкции и расширения диапазона его использования при измерениях расхода.

513

Формула изобретения

Шариковый роторный расходомер, содержащий сочленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактным узлом съема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловый входной участок и выходной цилиндрический участок с установленным пе1О ред ним ограничителем, и свободно расположенный в камере шар, в теле которого выполнено сквозное отверстие, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью уменьшения гидравличес" ких потерь и расширения диапазона

- измерений, выходной цилиндрический участок и проточная цилиндрическая камера выполнены одинакового диамет.ра, не превышающего внутренний диаметр соединяемого с выходом расходо20 мера трубопровода, при этом отношение диаметра соплового участка к диаметру цилиндрической камеры составляет 0,1-0,6, а отношение диаметра шара к диаметру цилиндрической камеры - 0,34-0,60.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Jl. "Иашиност" роение", 1975, с.345.

2. Авторское свидетельство СССР

М 489951, кл. G 01 F 1/10, 1973.

924513

"42

Составитель И. Попов.

Редактор M.Ãoëàêoâñêè Техред Е.Харитончик Корректор N.Êîñòà

Заказ 2803/57 Тираж 671 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

«l

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4