турбинный расходомер

Формула изобретения

Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом, турбинку, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения, входной струенаправляющий аппарат с устройством для гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде обтекателя с продольными канавками на боковой поверхности, струевыпрямитель с выходным обтекателем, а также узел съема сигнала, отличающийся тем, что основания продольных канавок в выходной части обтекателя выполнены под углом к оси измерительного канала и в торце обтекателя расположены по окружности диаметром меньше диаметра противостоящего торца ступицы турбинки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов.

Известен турбинный расходомер (патент США №3355947, кл.73-230), содержащий устройство для уменьшения влияния вязкости, выполненное в виде кольцевого выступа на втулке входного струенаправляющего аппарата. Недостатком таких расходомеров является низкая эффективность осевой разгрузки, невысокий диапазон измерений, ограниченный ресурс работы на больших расходах.

Известен турбинный расходомер (патент SU №1095883, кл. G01F 1/10), содержащий аксиальную турбинку в виде ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопастями, установленную с возможностью вращения на валу между двумя обтекателями, хотя бы один из которых имеет диаметр, больший диаметра ступицы, в котором на одном или обоих торцах ступицы турбинки со стороны обтекателя, диаметр которого больше диаметра ступицы, неподвижно и соосно закреплена кольцевая пластина, при этом диаметр пластины равен или меньше диаметра противостоящего обтекателя. Недостатком таких расходомеров является то, что в них не обеспечивается гидродинамическое уравновешивание турбинки в широком диапазоне расходов, так как кольцевая пластина, закрепленная на торцах ступицы, создает резкое расширение или сужение проходного сечения, что приводит к срыву потока за пластиной и увеличению гидравлического сопротивления.

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №712668, кл. G01F 1/10), содержащий корпус, входной струенаправляющий аппарат с устройством для уменьшения влияния вязкости потока, выполненным в виде кольцевого выступа на его втулке, выходной струенаправляющий аппарат, турбинку и узел съема сигнала, в котором устройство для уменьшения влияния вязкости снабжено расположенными по окружности отверстиями, оси которых наклонены в сторону вращения турбинки. К недостаткам таких расходомеров можно отнести отсутствие осевого уравновешивания турбинки, возможность засорения отверстий.

Известен также турбинный преобразователь расхода (a.c. SU №1597560, кл. G01F 1/10), содержащий корпус, внутри которого последовательно расположены входной струенаправляющий аппарат с компенсатором осевого усилия в виде каналов, наклоненных по отношению к лопастям турбинки на угол 7-20°, при этом площадь каналов составляет 2-6%, площади проходного сечения, аксиальная крыльчатка и выходной струенаправляющий аппарат, а также узел съема сигнала. Недостатком такого расходомера является низкая эффективность осевого уравновешивания турбинки в широком диапазоне расходов.

Два последних прибора обладают наибольшим числом существенных признаков и поэтому выбраны в качестве прототипов.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является обеспечение гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне расходов, увеличение ресурса работы, расширение диапазона и точности измерений. Это достигается в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом; турбинку, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения; входной струенаправляющий аппарат с устройством для гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде обтекателя с продольными канавками на боковой поверхности; струевыпрямитель с выходным обтекателем, а также узел съема сигнала, благодаря тому, что основания канавок в выходной части обтекателя выполнены под углом к оси измерительного канала и расположены по окружности диаметром в торце обтекателя меньше диаметра противостоящего торца ступицы турбинки.

На чертеже изображен турбинный расходомер. Он содержит корпус 1, измерительный канал 2, струенаправляющий аппарат с обтекателем 3 и продольными канавками 4, турбинку 5, струевыпрямитель с выходным обтекателем 6, узел съема сигнала 7.

Турбинный расходомер работает следующим образом. Измеряемая среда проходит через струенаправляющий аппарат с обтекателем 3, измерительный канал 2, приводит во вращение турбинку 5 и выходит через струевыпрямитель 6. Узел съема сигнала 7 преобразует вращение турбинки в пропорциональный расходу сигнал. При движении среды за передним обтекателем перед турбинкой создается пониженное давление, а за турбинкой, в зазоре между ступицей и выходным обтекателем, давление повышается. Часть потока, проходящего по канавкам 4, направляется мимо ступицы турбинки, так как основания канавок в выходной части обтекателя выполнены под углом к оси измерительного канала. В результате появляется сила, перемещающая турбинку против потока. При приближении турбинки к переднему обтекателю сила динамического напора, действующего на ступицу турбинки, возрастает, так как она попадает в зону действия потока, проходящего через канавки, основания которых расположены по окружности диаметром в торце обтекателя меньше диаметра ступицы турбинки. На некотором расстоянии от переднего обтекателя силы, действующие на турбинку по потоку и против потока, уравновешиваются и она остается в уравновешенном состоянии при дальнейшем увеличении расхода до максимального.

Указанное техническое решение позволяет обеспечить гидродинамическое уравновешивание турбинки в широком диапазоне, в том числе и на максимальных расходах, расширить диапазон и точность измерения, повысить ресурс работы.