Ротаметр
Изобретение относится к технике определения расхода газов и жидкостей методом постоянного перепада давления. Ротаметр содержит стеклянную или пластмассовую цилиндрическую трубку с n диафрагмами, где n = 2, 3, 4.... Внутри трубки с возможностью перемещения установлен насаженный на шток поплавок в виде усеченного конуса с меньшим сечением к основанию. Диаметр измерительного отверстия диафрагм равномерно увеличен от входа ротаметра к его выходу и определяется по приводимой формуле. Длина поплавка l = (1,21,3)L, где L - расстояние между соседними диафрагмами. Ротаметр имеет простую конструкцию, обеспечивающую стабильное движение поплавка с увеличением расхода. 1 ил.
Изобретение относится к технике определения расхода газов и жидкостей методом постоянного перепада давления.
Известен ротаметр, в котором стеклянная трубка ротаметра выполнена цилиндрической и снабжена соосно расположенным коническим стержнем, несущим кольцеобразный поплавок [1]. Недостатком данного ротаметра является то, что конусные стержни сложны в изготовлении, особенно при измерении больших расходов. Износ конуса, особенно при потоках с абразивными включениями, бывает очень быстрым. Это ограничивает ресурс и точность. Известны расходомеры, содержащие измерительный конус с укрепленной внутри него диафрагмой, в отверстии которой размещен поплавок, насаженный на ось, и измерительную схему, содержащую пневмодатчик, при этом перемещение поплавка передается при помощи магнитной муфты [2]. Недостатком известного расходомера является малый ход поплавка и из-за этого невозможность применения шкалы местных показаний. Известен расходомер обтекания, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с нижним входным, боковым выходным патрубками, установленную в корпусе кольцевую диафрагму, в отверстии которой размещен конический поплавок с хвостовиком и центратором, а также преобразователь перемещения поплавка в виде эластичного упругого шнура в оболочке [3]. Недостатком данного расходомера является очень маленький ход поплавка, что не позволяет применить шкалу местных показаний. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является поплавковый расходомер постоянного перепада давления, состоящий из цилиндрического корпуса с диафрагмой, внутри которой установлен с возможностью вертикального перемещения поплавок, жестко насаженный на шток и связанный с системой электрической дифференциально-трансформаторной передачи показаний, боковая поверхность поплавка имеет криволинейный профиль, а диаметр горизонтального сечения поплавка изменяется по высоте [4]. Недостатком наиболее близкого аналога является сложность изготовления поплавка из-за криволинейной поверхности поплавка и отсутствие возможности осуществлять местные показания. Техническим результатом от использования изобретения является создание конструкции ротаметра с местными показаниями, а также стабильное движение поплавка с увеличением расхода. Это достигается тем, что ротаметр, содержащий трубку цилиндрического сечения с диафрагмой, внутри которой установлен с возможностью перемещения поплавок, дополнен не менее чем n-1 диафрагмами, где n = 2, 3, 4..., соосными с первой диафрагмой, расположенными вдоль оси ротаметра, при этом диаметры измерительных отверстий диафрагм равномерно увеличены от входа ротаметра к его выходу, а поплавок выполнен в виде усеченного конуса, с меньшим сечением у основания и длиной l = (1,21,3)L, где L - расстояние между соседними диафрагмами, при этом диаметр отверстия каждой следующей за первой диафрагмы определяется по формуле где dn - диаметр отверстия каждой, следующей за первой диафрагмы к выходу ротаметра; d1 - диаметр отверстия первой от входа диафрагмы; n = 2, 3, 4... - количество диафрагм; dп 2 = dп max 2-dп min 2 где dп max - максимальный диаметр поплавка; dп min - минимальный диаметр поплавка; Новым и существенным в данном изобретении является то, что в ротаметре установлено n диафрагм, а поплавок выполнен конусным и длина его больше длины между соседними диафрагмами, а диаметр диафрагм вычислен из условия Qmin n = Qmax n-1 равенства максимальных и минимальных расходов среды в кольцевых зазорах соседних диафрагм. Это позволяет изготовить шкалу местных показаний при использовании цилиндрической трубки и сделать движение поплавка стабильным. Устройство ротаметра изображено на чертеже. Ротаметр состоит из цилиндрической трубки 1, выполненной стеклянной или пластмассовой, с диафрагмами 2-6. Внутри диафрагм 2-6 перемещается поплавок 7, насаженный на шток 8. Внутренние отверстия диафрагм 9-13 образуют расширяющееся сечение от входа к выходу ротаметра, и диаметр измерительных отверстий каждой диафрагмы 2-6 определяется по формуле dn 2 = d1 2+(n-1)dп 2;Формула (1) получена исходя из условия
Qmax n-1 = Qmin n (2)
Для нашего примера
Qmax2 = Qmin3,
где Qmax2 - максимальный расход на диафрагме 2 (см. чертеж), ближней ко входу;
Qmin3 - минимальный расход на диафрагме 3 (см. чертеж), следующей за первой диафрагмой с длиной поплавка l = (1,21,3)L;
L - расстояние между диафрагмами 2 и 3. Q = f(Fкз)l,
где Fкз - площадь кольцевого зазора;
где d2 - диаметр диафрагмы 3;
d1 - диаметр диафрагмы 2;
dmax п - максимальный диаметр поплавка;
dmin п - минимальный диаметр поплавка;
d2 2 - dmax п 2 = d1 2 - dmin п;
dn 2 = d1 2 + (n - 1) dп 2;
d2 2 - d1 2 = dmax п 2 - dmin п 2;
dп 2 = dmax п 2 -dmin п 2;
d2 2 = d1 2 + dn 2;
Условие (2) обеспечивает условие стабильного движения поплавка с увеличением расхода, благодаря конусному поплавку, длина которого чуть больше расстояния между соседними диафрагмами. Устройство работает следующим образом. При изменении расхода среды поплавок 7 по штоку 8 перемещается в вертикальном направлении, изменяя площадь кольцевого зазора между поплавком 7 и одной из диафрагм 2-6 таким образом, что перепад давления на диафрагмах 2-6 остается постоянным, что обеспечивается постоянством веса поплавка 7. В момент, когда подъем поплавка 7 прекращается, расход измеряемой среды регистрируется по высоте подъема поплавка 7, при этом равенство расходов в кольцевых зазорах между соседними диафрагмами дает стабильность при движении поплавка. Литература:
1. А.С. СССР 84237, кл.42 е 23. 2. Павловский А. Н. Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара. - М., 1967, с. 342 и 343, рис.210. 3. Пат. РФ 2055320, кл. G 01 F 1/22. 4. Пат. РФ 2082104, кл. G 01 F 1/22.
Формула изобретения
где dn - диаметр отверстия каждой диафрагмы, следующей за первой к выходу ротаметра;
d1 - диаметр отверстия первой от входа диафрагмы;
dп 2=dп max 2-dп min 2, где dп max - максимальный диаметр поплавка; dп min - диаметр поплавка в его нижнем сечении.
РИСУНКИ
Рисунок 1