пульсатор расхода
Классы МПК: | G01F25/00 Испытания или калибровка аппаратуры для измерения объема, расхода или уровня жидкости, или для измерения объемов дозами F15B21/12 гидравлические или пневматические вибраторы или генераторы импульсов |
Автор(ы): | Каратаев Робиндар Николаевич (RU), Гогин Валерий Алексеевич (RU), Сойко Алексей Игорьевич (RU), Макаров Юрий Михайлович (RU), Ахмадеева Римма Ильдашовна (RU), Каратаев Оскар Робиндарович (RU), Каратаев Олег Робиндарович (RU), Синицын Игорь Николаевич (RU), Сойко Ирина Михайловна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации" (RU), Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-06-05 публикация патента:
20.06.2008 |
Изобретение относится к генераторам переменного расхода и может использоваться при метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений. Пульсатор расхода содержит статор с выходными окнами, в котором соосно установлен съемный цилиндрический полый ротор с выходными окнам, соединенный с валом двигателя. Выходные окна ротора n и статора m расположены на разных уровнях и имеют форму многоугольников. Общее число окон статора не превышает (n m) или больше (m>n) общего числа окон ротора. Изобретение обеспечивает создания в потоке жидкости пульсаций расхода с различными законами изменения. 2 ил.
Формула изобретения
Пульсатор расхода, содержащий статор с выходными окнами и установленный в нем соосно цилиндрический полый ротор, соединенный с валом двигателя и имеющий выходные окна, отличающийся тем, что выходные окна ротора n и статора m расположены на разных уровнях, при этом окна статора и съемного ротора выполнены в виде многоугольников, а общее число окон статора не превышает (n m) или больше (m>n) общего числа окон ротора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к генераторам переменного расхода, предназначенным для создания в потоке жидкости колебаний различных форм при исследовании метрологических характеристик измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений, и может найти применение в приборостроительной промышленности при метрологической аттестации этих средств измерений.
Известны генераторы переменного расхода для определения динамических характеристик расходомеров (Генератор переменного расхода. Отчет №Б060014. Всесоюзный научно-технический информационный центр. М., 1974) - [1].
Известен генератор переменного расхода, который использует изменение площади прямоугольной прорези, расположенной по образующей цилиндрического статора (Пульсатор расхода ПР-1. Техническое описание П1-00-00 ТО, 1973) - [2]. Контролируемая среда подается во внутреннюю полость статора по входному трубопроводу. Изменение размеров площади прорези происходит при вращении ротора в форме цилиндра, усеченного плоскостью под углом к его продольной оси. При этом значение расхода через указанную выше прорезь при равномерном вращении ротора изменяется по синусоидальному закону. Прошедший через прорезь изменяемой площади поток поступает в испытательный участок в виде трубопровода с установленным в нем испытуемым расходомером и далее - в сливную емкость через сливной трубопровод. Частота пульсаций расхода определяется скоростью вращения ротора. Изменяя скорость вращения ротора и регистрируя показания испытуемого расходомера, можно определять частотную характеристику испытуемого расходомера. Этот известный генератор характеризуется трудностью получения пульсаций расхода требуемой амплитуды и формы в широком диапазоне частот, так как для этого необходимо управлять движением большой массы жидкости, а это требует создания значительного давления контролируемой среды, что в ряде случаев практически не осуществимо. Кроме того, в генераторах такой конструкции имеют место значительные перепады давления, что вносит дополнительные погрешности в результаты испытаний, не говоря уже о наличии больших вибраций трубопровода, особенно на низких частотах.
Известно устройство «Генератор переменного расхода» по авторскому свидетельству СССР №637722, G01F 25/00, опубл. 15.12.78. Бюл. №46 - [3] для определения динамических характеристик расходомеров, содержащий ротор в форме цилиндра, усеченного плоскостью под углом к его продольной оси, пустотелый цилиндрический статор с прорезью прямоугольной формы по образующей цилиндра на диаметрально противоположных сторонах. Ротор соединен с валом двигателя. Внутренняя полость статора соединена с входным трубопроводом, подающим контролируемую среду, и через прорези сообщается с отрезками двух трубопроводов, в одном из которых установлен испытуемый расходомер. Другие концы трубопроводов присоединены к выходному трубопроводу через дроссельное устройство.
Недостатком такого генератора является возможность его использования только для исследования синусоидальной формы импульса, кроме того, в генераторах такой конструкции имеют место перепады давления, что вносит дополнительные погрешности в результаты испытаний.
Наиболее близким к заявленному изобретению является изобретение по авторскому свидетельству SU №1013764 A, G01F 25/00. Гидромеханический пульсатор, опубликованный 23.04.83. Бюл. №15 - [4], содержащий цилиндрический корпус с входным и двумя выходными окнами прямоугольной формы, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и с установленным в корпусе цилиндрическим ротором, который выполнен полым, с нечетным числом окон, идентичных выходным окнам корпуса, причем суммарный размер окон по окружности равен 180°.
Недостатком такого пульсатора является наличие гидравлического удара при воспроизведении синусоидального пульсирующего потока, что приводит к возникновению дополнительных погрешностей.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении возможностей получения пульсаций расхода с различными законами за счет изменения форм окон ротора и статора, расположенных на разных уровнях.
Технический результат достигается тем, что в пульсаторе расхода, содержащем статор с выходными окнами и установленный в нем соосно цилиндрический полый ротор, соединенный с валом двигателя и имеющий выходные окна, новым является то, что выходные окна ротора n и статора m расположены на разных уровнях, при этом окна статора и съемного ротора выполнены в виде многоугольников, а общее число окон статора не превышает (n m) или больше (m>n) общего числа окон ротора.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, 2, где
Фиг.1 - пульсатор расхода;
Фиг.2а - сечение ротора плоскостью А-А;
Фиг.2б - сечение ротора плоскостью Б-Б.
1 - ротор; 2 - статор; 3 - левые окна ротора; 4 - правые окна ротора; 5 - входной трубопровод; 6 - правый трубопровод; 7 - левый трубопровод; 8 - корпус; 9 - муфта; 10 - редуктор; 11 - двигатель; 12 - блок управления.
Пульсатор расхода содержит входной трубопровод 5, два выходных трубопровода 6 и 7, статор 2, в котором установлен вращающийся вал двигателя 11 с закрепленным на нем цилиндрическим ротором 1. Входной трубопровод 5 соединен с правым 6 и левым 7 трубопроводами при помощи статора 2. Ротор 1 выполнен полым и имеет n-число окон, расположенных на разных уровнях. Статор 2 представляет собой пустотелый цилиндр с окнами, расположенными по образующей цилиндра на разных уровнях. Число окон статора 2 равно m. Статор 2 закреплен с корпусом 8, в котором в подшипниках установлен вал ротора 1. Ротор 1 является съемным и отсоединяется от статора 2, а также от вала двигателя 11 с помощью муфты 9. Изменение частоты вращения ротора 1 осуществляется через редуктор 10, соединенный с блоком управления 12, к которому электрически подключен и двигатель 11.
С целью получения различных форм пульсирующего потока жидкости число окон ротора 1 и статора 2 может быть различным. Так число окон ротора 1 может быть больше числа окон статора 2 (n>m) или наоборот, (n m).
Контролируемая жидкость по входному трубопроводу 5 поступает в полость статора 2. В зависимости от совмещений окон ротора 1 с окнами статора 2 жидкость проходит по выходным трубопроводам 6 или 7. При этом расход жидкости определяется площадью окна, не перекрытой в данный момент ротором 1.
Максимальный расход жидкости в выходном трубопроводе достигается при полном совмещении одного из окон ротора 1 с окном статора 2, а минимальный - при полном перекрытии окна статора 2.
Для получения пульсаций расхода с различными законами изменения используют роторы 1 с различными формами окон, например, в форме различных многоугольников, например, прямоугольника, квадрата, параллелограмма, трапеции и т.д. Ширина прямоугольного окна в 2 раза больше радиуса цилиндра R, а длина окна составляет R. Суммарный размер окон по окружности ротора 1 равен 2 R.
Частота пульсаций обуславливается скоростью вращения ротора 1, а амплитуды - величиной расхода. Вследствие того что суммарная площадь условного прохода окон при работе пульсатора остается постоянной (при n=m), перепада давления во входном трубопроводе не возникает, что сводит к минимуму искажения формы и амплитуды колебаний расхода и улучшает эксплуатационные характеристики пульсатора.
Для получения плавно изменяющихся пульсаций расхода с различными законами изменения и недопущения гидравлического удара окна ротора 1 расположены на разных уровнях, причем уровни окон ротора 1 соответствуют уровням окон статора 2.
Пульсатор работает следующим образом.
В блок управления 12 задают частоту вращения вала двигателя 11. При вращении вала двигателя 11 с укрепленным на нем цилиндрическим ротором 1 окна 3 и 4 ротора 1 периодически совпадают с выходными окнами статора 2, причем момент совмещения окон в левом и правом трубопроводах 6 и 7 находится в противофазе, т.е. при полном совмещении одного из окон ротора 1 с окном выходного трубопровода окно другого трубопровода в этот момент времени полностью закрыто. Это достигается при полном совмещении окон статора 2 с окнами ротора 1. Таким образом, если площадь одного окна статора 2 увеличивается, то площадь другого окна уменьшается и наоборот.
Выбирая ротор 1 с различными формами его окон, изменяют форму переменного генерируемого расхода. Для замены ротора 1 отсоединяют муфту 9 от вала двигателя 11, а затем отсоединяют и корпус 8.
Таким образом, предложен пульсатор расхода, в котором расширение возможностей получения пульсаций расхода с различными законами изменения осуществляется за счет изменения форм окон ротора, расположенных на разных уровнях, при этом решение пульсатора не сложно в исполнении, просто и надежно в работе.
Класс G01F25/00 Испытания или калибровка аппаратуры для измерения объема, расхода или уровня жидкости, или для измерения объемов дозами
Класс F15B21/12 гидравлические или пневматические вибраторы или генераторы импульсов