Преобразователь расхода

 

1 749710 А 1

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5))5 G 01 F 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

О

С>

Изобретение относится к измеритель- . определяется степенью требуемого суженой технике, а именно к измерению расхо- ния потока, а длйна равйа длине горловины, да, иможетбыть использовано в различных выходного конуса, закрепленного консольотраслях народного хозяйства, использую- " но к диффуэору с помощью двух горизонщих приборы для измерения расхода. тальных или вертикальных заостренных

Известен расходомер, содержащий кор- пластинчатых опор (11. пус с трубой Вентури, внутри которого раз- Недостатком этого расходомера являетмещеио тело переменного сечеция, ся возможность работы на один диапазон импульсные трубки. Обтекаемые тело йере- измеряемых расходов, ввиду того. что обтеменногосечениявыполненоизтрех элемен- " каемое тело размещено в горловине трубы тов входного конуса, длина которого по оси Вентури неподвижно и поэтому живое сечетрубопровода равна длине диффузора тру- ние для прохода среды в нем постоянно. бы Вентури, цилиндра, диаметр которого Поэтому при использозании таких расходо1 . 2 (21)4805186/10 . коаксиально с зазором внутри корпуса 1, (22)23.03;90 . подключенного к трубе со средой 6 с по(46) 23.07.92. Бюл,%27 ." - . мощью фланцев 7. На корпусе 1 располо ке(71) Алма-Атинский энергетический инсти- на мерная шкала 8 с указателем 9 тут . : . . установленного живо о сечения, достигае(72) Б.Б,Аспандияров, Б.К.Алияров, А.M.Äo- мого при фиксированном положении отностияров, 10 .A.Ðóáöoâ и А.И.Матвеев сительно горловины 4 тела переменного (53).681.121 (088, 8), ., сечения 5. В нутри корпуса 1 размещена по(56) Патент США воротная втулка 10, образующая с ним од1ч. 3896670, кл. G 01 F 1/00, 1975. - . ним концом 11 пару винт -- гайка 12. Тело 5 переменноro сечения закреплено с пово(54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА .. ротной втулкой 10 посредством рассекате(57). Изобретение относится к измеритель- лей потока 13 и выполнено в виде патрубка ной технйке, а именно к измерению-расхо- с насадком 14 на конце, обращенным к конда, и может быть использовано в различных фузору 2 трубы Вентури. Насадок 14 устаотраслях народного хозяйства, использую- новлен" с зазорами 15 и 16 относительно щего приборы для измерения расхода. конфузора 2 трубы Вентури. Рассекатели 13

Целью изобретения является повышение и насадок 14 выполнейы с торцов заостренточности измерения расхода при низкйх ными, что повышает качество стабилизации гидравлических сопротивлениях. Преобра- потока, проходящего через расходомер . Поэователь расхода включает корпус 1 с тру- казание достигнутого значейия расхода опбой Вентури, состоящей иэ конфузора 2 с ределяется по прибору(прибор на чертеже дйффузором3, между которыми расположе- не показан), подключенному к импульсным на горловина 4, внутри которой размещено трубкам 17(одной до поворотной втулки 10, тело переменного сечения 5, установленное другой в горловине 4 трубы Вентури). 1 ил.

1749710

3 4 меров на значительный диапазон измеряе- левосторонность не позволяет обслуживаюмых расходов, требуется применять не- щему персоналу полного достижения автосколько расходомеров такого типа, матизма реакции. Все это снижает границу

Особейно, при измерении расхода в услови- возможного измерения расхода расходомеях йизких гидравлйческих сопротивлений у 5 ром. Этот расходомер Вентури принят в каизвестного расходомера пони>кается точ- честве прототипа.. ность измерения расхода, что приводит к Целью изобретения является повышепонижению эффективности работы, даже в ние точности измерения расхода при низких том диапазоне измерения расхода, на кото- гидравлических сопротивлениях для прохорый он рассчитан. 10 да среды.

Известен "Расходомер Вентури" вклю- Поставленная цель достигается тем, что чающий корпус в трубой. Вентури, разме- преобразователь расхода, включающий щенное внутри них тело. переменного корпус с трубой Вентури. размещенное сечения. импульсные трубки и механизм пе= внутри них тело переменного профиля, имремещения тела переменного сечения, 15 пульсные трубки и механизм перемещения вдоль оси. Тело переменного сечения через тела переменного сечения вдоль оси, Пойоршень соединено со стержнем, выведен- следний.выполнен в виде размещенной ным герметично из корпуса расходомера, .внутри корпуса поворотной втулки, образуИэменение величины измеряемого расхода ющий с ним одним концом пару "винт—

20 гайка", при этом тело переменного сечения достигается за счет штурвала в рукояткой, НедОстаткОм этого расходомера яв ляется то, что процесс регулирования проходного сечения трубы Вентури осуществляется путем изменения, тбчнее увеличерубка.

Устройство позволяет "правосторонне" по ходу движения потока среды устанавливать тело переменного сечения, обтекаемое ния гидравлического "сопротивления 30 потоком среды, то есть использовать для компановки привычное размещение узлов и деталей, что позволяет создавать условия проходного сечения канала йри понижении

: уровня измеряемых расходов. Последнее снижабт точность измерения расхода в ре жиме пониженных- гидравлйческих сопро. тивлений для проходя измеряемой среды, для правильного рефлекторного и технического условия сопряжения в системе чело35 век-машина. Кроме того, тело переменного сечения является полым и поэтому в процессе измерения того или иного диапазона из"ввйду т0го, что запирайие иглой живого сечения приводит к росту энергетйческих замеряемых расходов, при изменении живого сечения для прохода среды будет происхотрат, и риводящем к гидравлически йеустойчйвому режиму истечения вследствйе набегания потока среды на тело, 40 дить лйшь перераспределение потоков, перемещающееся в йротивополб>к>нбм на- проходящих по центру и периферии горлопраалении в процессе замера малых расхо- вины. Это значит,что любое изменение потока с помощью обтекаемого тела передов в приббре. Кроме того, осуществленное вэтом патенте регулирование расхода тре- менного профиля не повышает гидраличебует поворота потока, что создает завих- 45 ского сопротивления при измерении рение потока и появление местного расхода. Такое перераспределение потоков сопротивления. В конечном йтоге это еще центрального и периферийного, достигаеболее повышает энергозатраты на процесс мое за счет использования полого тела пепрохода i;p6gii через расходомер, a следо- ременного сечения позволяет осуществлять вательно, на процесс измерения расхода, 50 эжекционныйэнергооб>мен между ними, что что приводит вообще к невозможности за- уменьшает диссипацию энергии. Таким мера малых расходов укорачивая диапазон путем восстановление энергии потока, отиэменяемых расходов "снизу". Следует за- сутствие повышения гидравлического сометйть, что "левосторонность" размещения противления при регулировании расхода регулировочного органа, размещение его со 55 приводят, с одной стороны к расширению. стороны вйхода издиффузора трубы Венту- диапазойа измеряемых расходов в области ри, создает дополнителйные трудности при малых расходов, а с другой — повышает точо служивании этого расходомера, что при- ность замера малых расходов. входящих в водит к соуиальному фактору сййжения точ- диапазон измерения данного типоразмера ности измерения расхода, ввиду того. что расходомера. Отсутствие дополнительных который преобразуют вращательноедвиже- закреплено во втулке посредством рассека ние штурвала в поступательное движение телей потока и выполнено в виде патрубка с поршня; перемещающего иглу, в стОрону насадкой на конце, обращенном к трубе уменьшения живого сечения канала трубы Вентури, причем насадка установлена с заВентури(2)., . 25 зором относительно трубы Вентури и пат1749710 энергозатрат. а также использование рассекателей в диффузорной части трубы Вентури стабилизируют течение среды через расходомер даже при малых расходах измеряемой среды. Повышение точности изме- 5 рения расхода связано также и с тем обстоятельством, что они жестко закрепляют центральный и периферийный насадки между собой. Взаимодействие между собой центрального и периферийного потока в ре- 10 жиме эжекционно-инжекционного ускоре. ния струй, повышает точность замера за счет уменьшения статического напора эа счет трансформации его в динамический напор. Все это повышает точность замера рас- 15 хода, особенно при низких гидравлических сопротивлениях, а также увеличивает диапазон измеряемых расходов, особенно со стороны ранее остававшихся за пределами диапазона измерения малыми расходами. 20

Последнее повышает универсальность расходомера, так как малым количеством расходомеров можно охватить большой диапазон измеряемых расходов. Наличие, пары "винт — гайка" позволяет более точно 25 фиксировать положение тела переменного сечения, а следовательно. фиксировать положение его проходное сечение. что в конечном итоге повышает точность измерения, особенно малых расходов, ра- 30 нее находившихся за пределами диапазона ,измерений, Эти новые в сравнении с прототипом признаки, не отмечены при анализе аналогов и других известных решений.

Преобразователь изображен на черте- 35 же.

Он включает корпус 1 с трубой Вентури. состоящей из конфузора 2 и диффузором 3. между которыми расположена горловина 4, внутри которой размещено тело перемен- 40 ного сечения 5. размещенное коаксиально с зазором внутри корпуса 1 и подключенную к трубе со средой 6 с помощью фланцев 7. На корпусе 1 расположена мерная шкала 8 с указателем 9, установленного значения .45 живого сечения достигаемого при фиксированном местонахождении относительно горловины 4 тела 5 переменного сечения.

Внутри корпуса 1 размещена поворотная втулка 10, образующая с ним одним концом 50 пару винт — гайка 12. Тело 5 переменного сечения закреплено в поворотной втулке 10. посредством рассекателей потока 13 и выполнено в виде патрубка с насадкой 14 обращенном к конфузору 2 трубы Вентури. 55

Насадка 14 установлена с зазорами 15 и 16 относИтельно конфузора 2 трубы Вентури.

Насадка 14 и рассекатели 13 выполнены. заостренными с торцов, что повышает качество стабилизации потока. проходящего череэ расходомер. Показание достигнутого значения расхода определяется по прибору. подключенному к импульсным трубкам 17, расположенным до входа в поворотную втулку 10 и в горловине 4, Наличие пары винт — гайка 12 позволяет увеличивать глубину проникновения тела переменного сечения 5 в конфузор 2 и даже внутрь горловины 4 трубы Вентури. Это позволяет работать на одном расходомере даже в режиме измерения малых расходов при низких гидравлических соп.ротивленииях

Наличие винтовой пары 12, рассекателей 13 жесткб закрепленных к поворотной-втулке

10 и телу переменного сечения 5 повышает качество поддержания соосности вставки в виде тела 5 переменного сечения относительно трубы Вентури. Выполнение тела 5 переменного сечения полым и установленным на входе в горловину 4 трубы Вентури с одной стороны приводит к тому, что живое сечение для прохода среды при изменении положения тела 5 в общем не меняется (происходит перераспределение сечений и его долевого участия между центральными и периферийными частями горловины 4), а с другой - превращение его в струйный насос, работающий в режиме инжектора-эжектора, трансформирующегб часть статического напора в динамическую составляющую по.тока, совершая таким путем энергообмен между потоками среды в горловине.

Преобразователь работает следующим. образом. Поток среды. поступающий на вход трубы Вентури из трубы 6 через корпус

1 испытывает сжатие со стороны конфузора

1 и обтекаемого тела 5 переменного сечения. При этом часть его потенциальной энергии переходит в кинетическую, в результате — между входным и суженным сечениями образуется перепад давления Л h, воспроизводимый измерительным прибором, в частности. манометром (прибор на чертеже не показан). Этот перепад давлений Ah связан с величиной расхода квадратичной зависимостью: где К вЂ” коэффициент, определяемый конкретными относи гельными размерами элементов суженного устройства, уровнем измеряемого расхода. Величина К может определена:на основе расчета и уточнена при тарировке расходомера. Процесс регулирования диапазона измеряемого расхода осуществляется с помощью диапазОна расходов, задаваемого положения указателя 9 относительно мерной шкалы 8. путем

1749710

50

55 вращения поворотной втулки 10 вокруг своей оси. При этом положение полого обтекаемого тела переменного сечения 5 будет прибли>каться или удаляться относительно горловины 4, что в конечном итоге изменяет соотношение между потоками активными и пассивным в горловине 4 трубы

Вентури. При установке на мерной шкале 8 требуемого диапазона расхода (уменьшение живого сечения происходит при ввинчивании. а увеличение при отвинчивании поворотной втулки 10). Геометрические размеры вставки — тела 5 и размеры трубы

Вентури в целом учитываются при тарировке устройства коэффициентом К. Фиксация позиции требуемого диапазона расхода осуществляется с помощью контргайки пары "винт — гайка" 12. Рассекатели 13. насадка 14 с торцов выполнены заостренными, что способствует стабилизации потока, проходящего через трубу Вентури, так как они создают плавное безотрывное течение потока .внутри корпуса 1 с трубой Вентури.

Поток среды, проходящий через насадку 14 за счет наличия кольцевых зазоров 15 и 16 раздваивается на два потока — центральный и периферийный, которые находятся между собой во взаимодействии в режиме э>кекционно-инжекционного энергообмена. Перепад давлений Ь h фиксируется с помощью импульсных трубок 17, к которым подключен прибор (прибор на чертеже не показан).

Преимущества преобразователя расхода в сравнении с прототипом аналогами состоят в следующем:

В повышении точности измерения при пониженных гидравлических сопротивлениях, за счет того, что тело переменного сечения 5 практически не уменьшает сечение горловины для прохода среды, Идет лишь перерэспределениа потока цейтрального и периферийного. Это повышает чувствительность расходомера к точному замеру малых расходов. Выполнениетела переменного сечения 5 полым приводит к тому. что центральный поток ввиду неизменности его живого сечения не меняет режим истечения, тогда как.периферийный, хотя и меняет живое сечение. однако за счет эжекционно-инжекционного захвата центральным потоком восстанавливает свой энергетический потенциал, то есть имеет малые потери.

Осуществление процесса регулирования с малыми энергозатратами. ввиду того. что тело 5 с трубой Вентури в целом образует струйный насос с эжекционно-инжекционным режимом работы с рассекателями 13, насадкой 14 повышающий стабильность течения потока через расходомер. Это позволяет с минимальными усилиями проталкивать среду через расходомер. Это ведет к повышению точности измерения расхода.

В осуществлении регулирования потока среды по ходу движения потока (правосторонняя реакция персонала. а не как в прототипе левосторонняя), что способствует быстрой и правильной реакции обслуживающего персонала на показание расходомера. В прототипе регулирование осуществлялоь встречное, то есть регулирующий орган перемещался навстречу потоку.

Последнее ухудшало гидродинамику течения, увеличивало гидравлическое сопротивление и расходомере. Это повышало точность измерения расхода и достоверность показаний.

В исключении поворота потока в процессе регулирования (в прототипе был поворот и связанное - ним повышение гидравлического сопротивления. Последнее в сравнении с прототипом повышает точность измерения расхода. надежность работы расходомера.В осущес1влении точного регулирования расхода в широком диапазоне измеряемых расходов. ввиду простоты конструкции, жесткости соблюдения соосности за счет точной фиксации соосности с помощью рассекателей 13; а также строго дозированном ходе вдоль оси, за счет использования пары "винт - гайка", использование тела 5 с полос гью.

Все это повышает эффективность регулирования измерения расходов. проявляющейся в повышении точности измерения при малых гидравлических сопротивлениях

40 одним типоразмером расходомера. При этом одновременно повышается универсальность, надежность работы.

Формула изобретения

Преобразователь расхода, включающий корпус с трубой Вентури. размещенное в них тело переменного сечения. импульсные трубки и механизм перемещения тела переменного сечения вдоль оси, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения точности измерения при низкил гидравлических сопротивлениях. механизм перемещения выполнен в виде размещенной внутри корпуса поворотной втулки. обоазующей с ним одним концом винтовую пару. при этом тело переменного сечения закреплено во втулке посредством рассекателей потока и выполнено в виде патрубка с насадкой на конце, обращенном к трубе Вентури, причем насадка установлена с зазорами относительно трубы Вентури и пэтрубкэ.

1749710

Составитель Б.Аспандияров

Техред М.Моргентал . Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Козориз

Производственно-издательский комбинат "Патент", r . Ужгород, уп.Гагарина, 101

Заказ 2587 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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