ротаметр

Формула изобретения

Ротаметр, включающий снабженный прозрачным кожухом с нанесенной на нем шкалой корпус, в котором установлен выполненный в виде конфузора конический стакан с установленным в нем коническим поплавком, входной и выкидной патрубки, и грузы, отличающийся тем, что по концам корпус снабжен соединенными с входным и выкидным патрубками отводами, вход одного и выход другого расположены тангенциально, каждый из них имеет крышку и спиральный канал, расширяющийся в направлении входного и выкидного патрубков, причем внутренние поверхности крышек выполнены в виде горба с вершиной в центре, конический поплавок подвешен на гибкой струне, верхний участок которой огибает ролик, установленный на прецизионном подшипнике качения, а к ее свободному концу подвешен груз с указывающей стрелкой, к нижней части поплавка закреплена гибкая струна с грузом, при этом концы струн снабжены платформами для дополнительных грузов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно к приборам для измерения расхода перекачиваемой среды, в частности к группе расходомеров, относящихся к типу ротаметров. Оно предназначено для контрольного замера жидкости, протекающей по трубопроводам систем закачки воды в пласт при добыче нефти, и может также применяться при испытаниях насосного оборудования.

Известен измеритель расхода газа и жидкости, содержащий прозрачную измерительную трубку (корпус), направляющий стержень с многозаходной резьбой переменного шага, кольцевой поплавок, пропускные решетки и присоединительные ниппели (А.С. №1779940, МПК G01F 1/22, 1992).

Недостатки устройства:

- малый диапазон измерения, обусловленный тем, что при неизменной площади кольцевого зазора между стержнем и кольцевым поплавком, а также при изменении только угла подъема винтовых канавок невозможно его заметное расширение;

- высокая трудоемкость изготовления стержня с многозаходной резьбой переменного шага ввиду необходимости применения специального приспособления (копира) или разработки программы для ЧПУ;

- непригодность прибора для замера объема жидкости, транспортируемой по трубопроводу под высоким давлением.

Известен ротаметр, состоящий из корпуса, конусной металлической трубки, поплавка, камеры со смотровым стеклом и шкалой, тонкого стержня с диском-указателем, крышки с ограничительным упором, цилиндра, соединяющего корпус и крышку (А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкости, газа и пара, М., Издательство Стандарт, 1967, стр.339-340, рис.208).

Недостатки устройства:

- значительные габаритные размеры вследствие размещения диска-указателя ниже корпуса в специальной камере, приводящего к резкому удлинению прибора;

- значительные эксплуатационные расходы, обусловленные частыми разборками и сборками камеры с прозрачной жидкостью, вызываемыми необходимостью чистки смотрового стекла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ротаметр, включающий корпус, снабженный прозрачным кожухом, на котором нанесена шкала, входной и выкидной патрубки, конический поплавок, конический стакан, выполненный в виде конфузора, направляющие и грузы (RU №2005289 C1, G01F 1/22, 30.12.1993, колонки 3-6, фиг.2).

Недостатки устройства:

- большая цена деления, которая обусловлена малым ходом поплавка и которая приводит при визуальном наблюдении за расходом к значительным ошибкам замеряемой величины;

- высокая трудоемкость изготовления некоторых деталей устройства, имеющих сложную форму, устанавливаемую экспериментальным путем;

- значительные эксплуатационные расходы.

Задачей изобретения является создание ротаметра, обладающего повышенной точностью замера, расширенным диапазоном измерения расхода и низкими эксплуатационными расходами.

Указанная задача решается предлагаемым ротаметром, включающим снабженный прозрачным кожухом с нанесенной на нем шкалой корпус, в котором установлен выполненный в виде конфузора конический стакан с установленным в нем коническим поплавком, входной и выкидной патрубки, и грузы.

Новым является то, что по концам корпус снабжен соединенными с входным и выкидным патрубками отводами, вход одного и выход другого расположены тангенциально, каждый из них имеет крышку и спиральный канал, расширяющийся в направлении входного и выкидного патрубков, причем внутренние поверхности крышек выполнены в виде горба с вершиной в центре; конический поплавок подвешен на гибкой струне, верхний участок которой огибает ролик, установленный на прецизионном подшипнике качения, а к ее свободному концу подвешен груз с указывающей стрелкой, к нижней части поплавка закреплена гибкая струна с грузом, при этом концы струн снабжены платформами для дополнительных грузов.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого ротаметра в продольном разрезе.

На фиг.2 - ротаметр, подключенный к системе магистрального трубопровода.

На фиг.3 - разрез по А-А фиг.1.

На фиг.4 - разрез по Б-Б фиг.1.

На фиг.5 - разрез по В-В фиг.1.

Ротаметр состоит из корпуса 1 (фиг.1) с фланцами, в котором установлен конический стакан 2, выполненный из неметаллического материала и состоящий из продольных частей, отводов 3 и 4, вход и выход которых расположены тангенциально и симметрично относительно друг друга, имеющих крышки 5 и 6 и спиральные каналы 7 и 8, расширяющиеся в сторону патрубков 9 (фиг.5) и 10. В крышках 5 и 6 установлены направляющие втулки 11 и 12, а в коническом стакане 2 - конический поплавок 13, подвешенный на гибкой струне 14, перекинутой через ролик 15 (фиг.2), установленный на прецизионном подшипнике качения 16. К свободному концу струны подвешен груз 17 с указывающей стрелкой 18. К нижней части поплавка также закреплена гибкая струна 19 с грузом 20. Крышки 5 и 6 снабжены потокоформирующими направляющими 21 и 22, а корпус - прозрачным кожухом 23.

Ротаметр работает следующим образом. Его присоединяют к технологической системе 24, снабженной задвижкой 25, переключателем потока 26 и обратным клапаном 27. После открытия задвижки 25 и отсечения линии 28 от отводящего трубопровода 29, осуществляемого поворотом ручки переключателя потока 26, измеряемая жидкость из трубопровода 24 направляется в спиральный канал 8 отвода 4 (фиг.1 и 3). Здесь она приобретает вращательно-поступательное движение и направляется в конфузорный канал "а" конического стакана 2. Под действием перепада давления, имеющего место на участке поплавка 13, последний поднимается вверх до тех пор, пока не наступит равенство:

G₁+g=G ₂+F_тр+G_поп,

где G₁ - вес груза, находящегося на платформе 30;

G₂ - вес груза, находящегося на платформе 31;

F_тр- сила механического трения между гибкой связью и сопрягаемыми поверхностями

(в начальный момент, т.е. при отсутствии движения жидкости, G ₁ и G₂ равны. Прикладывая на платформу 30 дополнительный груз, при котором будет иметь место страгивание гибкой связи, определяют силу механического трения);

G _поп - вес поплавка;

g - усилие потока, действующего на поплавок (определяют по известной формуле гидравлики).

При этом стрелка 18 будет показывать расход жидкости в единицу времени. Жидкость, находящаяся во вращательно-поступательном движении, направляется в спиральный канал 7 отвода 3. В дальнейшем, открывая обратный клапан 27, она поступает в магистральный трубопровод 29. При повышении или снижении расхода жидкости поплавок 13 соответственно поднимается вверх или опускается вниз. После окончания замера ручку переключателя 26 устанавливают в положение, обратное предыдущему, и жидкость, минуя расходомер, направляется в полость магистрального трубопровода 29.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого ротаметра заключается в следующем.

1. Уменьшается цена деления, следовательно, повышается точность визуального замера благодаря увеличению хода поплавка, достигаемому за счет применения полиспастной системы нагружения груза.

2. Расширяется диапазон измерения расхода за счет увеличения хода поплавка и укорочения участков входа и выхода жидкости, достигаемого благодаря применению спиральных каналов с тангенциальным входом и выходом, позволяющих сохранить на всем пути движения жидкости закономерность изменения высоты подъема поплавка от перепада давлений.

3. Снижаются эксплуатационные расходы благодаря тому, что переход на другой диапазон измерений расхода не требует разборки ротаметра, а осуществляется установкой расчетных грузов на платформы.