Турбинный преобразователь расхода

 

Использование: для измерения расхода и количества газа или жидкости в различных отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения; турбинный преобразователь расхода содержит корпус с входным и выходным патрубками, измерительную крыльчатку , первый и второй струенаправляющие элементы с коаксиальными ступицами, образующие внешний и внутренний кольцевые каналы, узел съема сигнала. Крыльчатка выполнена с кольцевым бандажом, установленным на наружной поверхности ее лопастей . Лопасти выполнены с каналами. Коаксиальные ступицы струенаправляющих элементов выполнены коническими. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 F 1/10, 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4803396/10 (22) 03.01.90 (46) 23.08.92. Бюл. ¹ 31 (71) Государственный научно-исследовательский институт тейлознергетического приборостроения (72) А,В.Бойко, В.Л.Бондаренко, Л.А.Камышев, А.М.Коротков и И.P.ßíáóõòèí (56) Авторское свидетельство СССР

N 233232, кл. G 01 F 1/10, 1968.

Авторское свидетельство СССР

N 491832,,кл. G 01 F 1/10. 1975. (54) ТУРБИННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

РАСХОДА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использована для измерения расхода и количества газа или жидкости в различных отраслях народного хозяйства. например, в нефтяной и газовой промышленности.

Известен турбинный преобразователь расхода, содержащий аксиальную крыльчатку, на передних лопастях которой, с целью уменьшения влияния вязкости на результаты измерений, установлены дополнительные лопасти, образующие с основными лопастями щели.

Линейность градуиравочной зависимо. сти, а следовательно и тачнос"ь измерений недостаточно высокие, поскольку подъемная сила, определяющая движущий момент вращения крыльчатки, не пропорциональна скорости потока.

Наиболее близким к изобретению является турбинный преобразователь расхода, содержащий корпус, струенаправляющие,, Ы„, 1756764 А1

2 (57) Использование: для измерения расхода и количества газа или жидкости в различных отраслях народного хозяйства, Сущность изобретения; турбинный преобразователь расхода содержит корпус с входным и выходным патрубками, измерительную крыльчатку, первый и второй струенаправляющие элементы с коаксиальными ступицами, образующие внешний и вйутренний кольцевые каналы, узел съема сигнала. Крыльчатка выполнена с кольцевым бандажом, установленным на наружной йоверхйости ее лопастей. Лопасти выполнены с каналами.

Коаксиальные ступицы струенаправляющих элементов выполнены коническими. 2 ил. г » элементы. снабженнйе коаксиальными ступицами, образующими внешний и внутрен-. ний кольцевые каналы, измерительную крыльчатку, лопасти которой установлены

«Ъ во внешнем кольцевом канале.

Недостатком известного преобразова- (Л теля является то, что дополнительные по- О»» грешности измерения, вызванные изменением вязкости среды по сравнению О с вязкостью градуировочной среды (обычно ф» воздуха и воды), недопустимо высоки, поскольку трение о боковые поверхности лопастей является превалирующим фактором, определяющим как линейность градуировочной зависимости, так Й величины дополнительных погрешностей от влияния вязкости среды. Отсюда:низкая точность измерений в условиях эксплуатации, особенно для сред с высокой вязкостью и сред с переменной вязкостью, Целью изобретения является повышение точности. измерения.

1756764

30

Поставленная цель достигается тем, что у турбинного преобразователя расхода, содержащего корпус с входным и выходным патрубками, измерительную крыльчатку, первый и второй струенаправляющие элементы с коаксиальными ступицами, образующими внешний и внутренний кольцевые каналы и установленные соответственно до и после крыльчатки, и узел съема сигнала, крыльчатка снабжена кольцевым бандажом, установленным на наружных поверхностях ее лопастей, наружная и внутренняя поверхности бандажа распо )ожены, соответственно, Во внешнем и внутреннем кольцевых каналах, а лопасти крыльчатки выполнены с каналами, входы которых расположены на боковых поверхностях попастей со стороны входного патрубка, а выходы — на наружной поверхности кольцевого бандажа.

Второй целью изобретения является повышение перепада давления между входными и выходными отверстиями каналов.

Поставленная цель достйгается тем, что коаксиальные ступицы первого и второго струенаправляющих элементов выполнены конйческими, причем вершина коаксиальной ступицы первого струенаправляющего элемента расположена со стороны входного патрубка, а вершина коаксиальной ступицы второго струенаправляющего элемента со стороны выходйого патрубка.

На фиг, 1 схематично изображен турбинный преобразователь, продольный разрез; на фиг. 2 — градуировочные зависимости турбинных преобразователей расхода.

Зависимости а и б являются градуировочными зависимостями известного турбинного преобразователя расхода при минимальной и максимальной в условиях эксплуатации вязкости измеряемой среды, в и r --зависимостидля предлагаемоготурбинного преобразователя расхода.

Турбинный преобразователь расхода (фиг. 1), содержит корпус 1. струейаправляющие элементы 2 и 3, снабженные коаксиальными ступицами 4 и 5, образующими внешний и внутренний кольцевые каналы

6,7, крыльчатку 8, установленную на подшипниковых опорах 9, на наружных поверхностях которой размещен кольцевой бандаж 10, узел 11 съема сигналов. Лопасти крыльчатки 8 расположены во внутреннем кольцевом канале 7 и имеют каналы 12, входы которых расположены на боковых поверхностях лопастей .со стороны входного патрубка, а выходы — на наружной поверхности кольцевого бандажа 10, Турбинный преобразователь расхода работает следующим образом.

Измеряемая среда в корпусе 1 делится коаксиальной ступицей 4 струенаправляющего элемента 2 на два потока. Первый поток проходит через внешний кольцевой канал 6. Второй поток проходит через внутренний кольцевой канал 7 и приводит во вращение крыльчатку 8, установленную на подшипниках 9, В узле 11 съема сигналов вращение крыльчатки 8 преобразуется в электрический частотный сигнал, пропорциональный расходу измеряемой среды. Частотный сигнал поступает на вход вычислительного устройства (не показано), в котором вычисляется текущее значение расхода измеряемой среды, Поток вязкой среды образует на лопастях крыльчатки 8 пограничные слои, которые являются одной из причин нелинейности градуировочной зависимости и причиной ее смещения в условиях эксплуатации. Через каналы 12, размещенные в лопастях крыльчатки 8 осуществляется автоматический отсос пограничного слоя с боковых поверхностей лопастей. Отсос пограничного слоя возможен при наличии разности давления между входными и выходными отверстиями каналов 12. Даже при величинах расхода oTGBcb)BBGMoA среды, составляющих 0,001 от основного расхода измеряемой среды трение о лопасти крыльчатки не зависит от вязкости среды.

Поскольку наружные кромки лопастей являIoTcR турбулизаторами потока, а в условиях срыва потока возможны пульсации давления, то на наружных поверхностях лопастей установлен кольцевой бандаж 10, исключа)ощий подобные явления.

Таким образом, указанные мероприятия значительно уменьшают нелинейность градуировочной зависимости и снижает дополнительные погрешности измерения от влияния вязкости среды, тем самь)м повышается точность измерения расхода.

На фиг, 2 проиллюстрировано изменение градуировочной зависимости при изменении вязкости измеряемой среды у предлагаемого турбинного преобразователя расхода (ЛКг) и у известного (ЛК)). например, у .турбинного преобразователя расхода — счетчика ТУРГАС причем

ЛКг < Al«

Отсос необходимого количества измеряемой среды возможен лишь при обеспечении для каналов 13 коэффициентов расхода больших предельной величины р..., =0,0010 ЯрГ))) — y) F), 1756764 где Q — расход среды через турбинный преобразователь расхода; р — плотность среды;

Л P — разность давлений между внутренним и внешним кольцевыми каналами; у- коэффициент деления потоков;

F — площадь сечения внутреннего кольцевого канала.

Из формулы видно, что чем больше ве, личина перепада давления между потоками в кольцевых каналах б и 7, тем меньше будет предельное значение коэффициента расхода. Поэтомудля повышения разности давленияя между входными и выходными отверстиями каналов 12 коаксиальные ступицы струенаправляющих элементов 2 и 3 выполнены коническими, причем вершина коаксиальной ступицы сгруенаправляющего элемента 2 расположена со стороны входного патрубка, а коаксиальная ступица

5 струенаправляющего элемента 3 со стороны выходного патрубка, Это позволяет существенно увеличить скорость среды прилегающей к наружной поверхности коаксиальных ступиц 4 и 5 и соответственно снизить давление вблизи выходных отверстий канала 13. Разность давлений при этом увеличивается.

В конечном итоге укаэанные мероприятия позволяют значительно повысить эффект компенсации влияния вязкости на результаты измерений, Правильным подбором геометрических размеров крыльчатки

8, струенаправляющих элементов 2 и 3 каналов 12 (в том числе их формой, количеством и расположением на лопасти) можно достичь практически полной компенсации влияния вязкости в широком спектре эксплуатационных условий.

Формула изобретения

5 1. Турбинный преобразователь расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, измерительную крыльчатку, первый и второй струенаправляющие элементы с коаксиальными ступи10 цами, образующими внешний и внутренний кольцевые каналы и установленные соответственно и после крыльчатки, и узел съема сигнала, отличающийся т ем, что, с целью повышения точности, крыльчатка вы15 полнена с кольцевйм бандажом, установленным на наружной поверхности ее лопастей, наружная и внутренняя поверхности бандажа расположены соответственно во внешнем и внутреннем кольцевых кана20 лах, а лопасти крыльчатки выполнены с ка-. налами, входы которых расположены на боковых поверхностях лопастей со стороны входного патрубка, а выходй — на наружной поверхности кольцевого бандажа, 25 2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения перепада давления между входными и выходными отверстиями каналов, коаксиальные ступицы первого и второго

30 струенаправляющих элементов выполнены коническими, причем вершина коаксиальной ступицы первого струенаправляющего элемента расположена со стороньгвходного патрубка.. а вершина коасиальной ступицы

35 второго струенаправлящего элемента — со стороны выходного патрубка.

1756764 4 < 7ЯЗОИ У Ь!ЧЕДЕН {

Составитель А. Бойко

Техред М.Моргентал Корректор А, Долинич

Редактор М, Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 3083 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5