Турбинный расходомер
Изобретение предназначено для измерения расхода жидкостей и газов. Сущность изобретения заключается в том, что турбинный расходомер содержит корпус с измерительным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струевыпрямителями с обтекателями, устройством гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой, и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного осесимметрично на лопастях турбинки против тела обтекания, а также узел съема сигнала, при этом внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания. Технический результат: повышение надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне расходов, расширение диапазона измерения и увеличение ресурса работы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов.
Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №611113, кл. G01f 1/12, 1978), содержащий корпус с измерительным каналом, размещенную в нем с возможностью осевого перемещения турбинку, входной и выходной обтекатели с устройством для снижения влияния вязкости среды, в котором на лопастях турбинки со стороны входа потока установлено профилированное кольцо с наружной поверхностью, расширяющейся в направлении потока, образующее кольцевые зазоры со ступицей и входным обтекателем, а на стенке измерительного канала против профилированного кольца выполнен кольцевой выступ.
Такое техническое решение предназначено для уменьшения влияния вязкости измеряемой среды, так как передняя кромка вращающегося профилированного кольца и выступ на входном обтекателе разрушают пограничный слой. За счет сужения потока между профилированным кольцом и выступом на корпусе расходомера происходит сужение потока, что приводит к появлению силы, направленной против потока.
Недостатком такого расходомера является то, что не обеспечивается полное гидродинамическое уравновешивание турбинки в широком диапазоне расходов, а наличие кольцевого выступа на стенке канала приводит к повышенным потерям напора.
Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №970112, кл. G01F 1/10, 1982), состоящий из корпуса с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством гидравлического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух расположенных концентрично калиброванному каналу тел обтекания равного диаметра, одно из которых имеет расширяющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно перед турбинкой, а второе имеет сужающийся в направлении потока профиль сечения и расположено после первого тела обтекания.
Известен также турбинный расходомер (а.с. СССР №1139971, кл. G01F 1/10, 1985), в котором внутренний и наружный диаметры колец, закрепленных на струевыпрямителе и лопастной решетке турбинки, выполнены в пределах 0,9-1,2 среднеквадратичного диаметра турбинки.
Недостатком этих расходомеров является то, что не обеспечивается надежное уравновешивание турбинки в широком диапазоне расходов.
Последние расходомеры имеют наибольшее число существенных признаков с предлагаемым расходомером и поэтому выбраны в качестве прототипов.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне расходов, расширении диапазона измерения и увеличении ресурса работы.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струевыпрямителями с обтекателями, устройством гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой, и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного на лопастях турбинки против тела обтекания, а также узел съема сигнала, если внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания. В другом случае технический результат достигается благодаря тому, что внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания. Технический результат достигается также, если тела обтекания и сопротивления выполнены в виде кольцевых дуг.
На чертеже показан турбинный расходомер, у которого внешний диаметр тела сопротивления, закрепленного на лопастях турбинки, больше внешнего диаметра тела обтекания, закрепленного на ребрах входного струевыпрямителя.
Расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом 2, входной 3 и выходной 8 струевыпрямители, входной обтекатель 4 с телом обтекания 11, выходной обтекатель 9, турбинку 6 со ступицей 5 и телом сопротивления 7, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения, узел съема сигнала 10.
Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струевыпрямитель 3 турбинка 6 начинает вращаться со скоростью, пропорциональной расходу. Узел съема сигнала 10 преобразует обороты турбинки в соответствующий сигнал. В связи с меньшим проходным сечением между передним обтекателем и корпусом расходомера за входным обтекателем 4 в зазоре между ним и ступицей 5 турбинки 6 создается пониженное статическое давление. За кормой ступицы турбинки в связи с большим проходным сечением давление восстанавливается. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. При увеличении расхода турбинка начинает перемещаться в сторону переднего обтекателя 4. Зазор между телом обтекания 11 и телом сопротивления 7 уменьшается. В связи с тем что внешний диаметр тела сопротивления 7 больше внешнего диаметра тела обтекания 11, происходит уменьшение проходного сечения и, как следствие, увеличение гидравлического сопротивления. Это приводит к возрастанию сил, действующих на турбинку по потоку. При некотором значении расхода силы, действующие на турбинку по потоку и против потока, уравновешиваются, и турбинка устанавливается на некотором расстоянии от переднего обтекателя. Дальнейшее увеличение расхода до максимального практически не влияет на перемещение турбинки, и она остается в уравновешенном состоянии.
Аналогичная картина наблюдается и в том случае, когда внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания.
Такая конструкция расходомера позволяет повысить надежность гидродинамического уравновешивания турбинки во всем диапазоне расходов, начиная с некоторого минимального, расширить диапазон измерения и увеличить ресурс работы.
1. Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струевыпрямителями с обтекателями, устройством гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой, и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного осесимметрично на лопастях турбинки против тела обтекания, а также узел съема сигнала, отличающийся тем, что внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания.
2. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания.
