Турбинный расходомер

СНИХ ЕСНИХ 54 СОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 1 01 Е 1/12 ТЕНИЯ ИЗО ИС ТОРС ЕЛЬСТ" - ф ".цала 1 Эетью ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРйф 181835, кл. С 01 Г 1/12, 19652. Патент США й 3167958,кл. 73-231, 1965 (прототип),(54)(57) ТУРБИННЫЙ РАСХОДОИЕР, содержащий корпус с калиброванным каналом, в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установленыодна за другой измерительная и компенсационная. турбинки, связанные между собой посредством моментопередающего узла скольжения, первая из которых - измерительная - имеет большииугол наклона лопастей к плоскостипоперечного сечения канала, чем вто"рая - компенсационная, а также узлысъема сигналов частоты вращения турбинок, расположенные на корпусе, о т л и ч а ю щ и й с я тЕм, что, с целью повышения точности и расши. рения диапазона измерений, моментом передающий узел скольжения выполнен в виде турбомуфты с прямоточным цилиндрическим каналом в ее корпусе и размещенными в нем насосным и тур" бинным колесами, расположенной соосно между измерительной и компенсационной турбинками и жестко связанной своим насосным колесом с компенса-, ционной турбинкой, а турбинным колесом - с измерительной турбинкой, причем колеса турбомуфты расположены коаксиально одно в другом с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которых выполнена на цилиндричес" кой образующей, а турбинное колесо вместе с измерительной турбинкой установлено на валу с возможнос осевого перемещения.0354Изобретение относится к измерительной .технике, в цастности к приборам для измерения расхода и колицества жидкости и может найтиприменение при измерениях расходанефти на магистральных трубопроводах и при отпуске нефти потребителям,Известны турбинные расходомерыс измерительной турбинкой, установ Оленной на подшипниковых опорах визмерительном канале, в которых дляуменьшения моментов сопротивлениявращению турбинки используетсядополнительная компенсационная ) тур 15бинкасвязанная с измерительной посредством моментопередающего узласкольжения, В известном расходомере моментопередающий узелскольжения образован обоймами под 20шипника качения, внешняя иэ ко"торых жестко связана с компенсационной турбинкой, а внутрен"няя " с измерительной, установлен"ной первой по потоку 1 .25Недостатком известного расходомера является то, что для подкруткиизмерительной турбинки, в нем используется дополнительный двигатель,включенный в цепь обратной связирегулятора рассогласования.Наиболее близким к предлагаемомуявляется турбинный расходомер, содержащий корпус с калиброванным каналом,в котором на валу и подшипниковыхопорах свободно установлены одна эадругой измерительная и компенсационная турбинки, связанные между собойпосредством моментопередающего узласкольжения, первая иэ которых - измерительная - имеет больший уголнаклона лопастей к плоскости поперечного сечения канала, чем вторая - ком"пенсационная, а также узлы съема сигналов цастоты вращения турбинок, расположенные на корпусе2 .Недостатком известного расходомераявляется то, цто в нем достигаетсялишь частичная компенсация моментовсопротивления, так, как отсутствует50обратная связь по моменту.сопротивления,Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, 55что в турбинном расходомере, содержащем корпус с калиброванным каналом,в котором на валу и подшипниковых опорах свободно установлены одна задругой измерительная я компенсационная турбинки, связанные между собойпосредством моментопередающего узласкольжения,.первая иэ которых - изме.рительная - имеет больший угол наклона лопастей к плоскости поперечногосечения канала, цем вторая " компенсационная, а также узлы съема сигналов частоты вращения турбинок, рас"положенные на корпусе, моментопередающий узел скольжения выполнен ввиде турбомуфты с прямоточным цилиндрическим каналом в ее корпусеи размещенными в нем насосным и турбинным колесами, расположенной соосно между измерительнои и компенсационной турбинками, и жестко связаннойсвоим насосным колесом с компенсационной турбинкой, а турбинным коле"сом - с измерительной турбинкой, при.чем колеса турбомуфты расположеныкоаксиально одно в другом с радиальным зазором между ними и перекрытиемлопастных решеток, каждая из котосыхвыполнена на цилиндрической обра"эующей, а турбинное колесо вместес измерительной турбинкой установлено на валу с возможностью осевогоперемещения. На фиг, представлена конструктивная схема предлагаемого расходо мера с вторичными электрическими цепями; на фиг.2 - турбомуфта, разрез А-А на фиг.1; на Фиг,3 - то же разрез 6-6 на фиг. 2.Турбинный расходомер содержит корпусс калиброванным каналом, по осевой линии которого между обтекателями 2 и 3 на подшипниковых опорах 4 и 5 установлен вал б с жест. ко закрепленной на нем компенсационной турбинкой , На этом же валу, но с возможностью осевого перемещенияс вращением 1 установлена первая по потоку измерительная турбинка 8, угол наклона лопастей которой к плоскости поперечного сечения канала расходомера больше, чем угол наклона лопастей компенсационной турбинки предназначенной для подкрутки измерительной турбинки с заведомо большей скоростью. Ступица измерительной турбинки 8 выполне на удлиненной в сторону компенсационной турбинки . Между измерительной и компенсационной турбинками соосно с ними в кана3 1035 ле расходомера установлена турбомуфта 9 с прямоточным каналом, выполненным в ее корпусе . Колеса турбомуфты - турбинное 10 и насосное 11,размещенные в ее проточном канале,расположены коаксиально одно в другомфиг.2, фиг.3 ), с радиальным зазором между ними и перекрытием лопастных решеток, каждая из которыхвыполнена на цилиндрической образую Ощей. Турбинное колесо 10 жестко связано с удлиненной ступицей измерительной турбинки 8, а насосное колесо 11 - со ступицей компенсационнойтурбинки, при этом турбинное колесотурбомуфты имеет возможность осевогоперемещения вместе с измерительной турбинкой 8 на величину взаимногоперекрытия лопастных решеток колестурбомуфты. В корпусе 1 установленыузлы съема сигналов частоты вращениятурбинок; узел 12 - для турбинки 8,и узел 13 - для компенсационной тур.бинки 7, Выход преобразователя частоты узла 12 съема подключен к входу р 5 сцетчика-интегратора 14, Для получениядополнительной. информации о вязкости измеряемой жидкости, выход преобразователя частоты узла 13 съема подключен к блоку 15, предназнацен 30ному для измерения вязкости, а навторой вход этого блока подключенвыход преобразователя частоты узласъема 12. Для коррекции показанийсчетчика-интегратора 14 по вязкости измеряемой среды, выход блока 15 под. ключен к входу коррекции этого счетчика,Расходомер работает следующим образом.При прохождении контролируемой жидкости через канал расходомера40 . поток приводит во вращение компенсационную турбинку 7 и измерительнуютурбинку 8. Ввиду того, цто лопастикомпенсационной турбинки имеют мень,ший угол наклона к плоскости поперец.ного сечения канала, чем лойастиизмерительной турбинки, кон пенсационная турбинка вращается с большей скоростью и через турбомуфту 9производит подкрутку измерительной 50турбинки с угловой скоростью, большей ее идеальной скорости. В резуль-тате этого измерительная турбинка 8будет создавать тяговое усилие, пе,ремещающее ее против потока относительно вала 6, Вместе с измерительной турбинкой перемещается жесткос нею связанное турбинное .колесо 10 424 4турбомуфты 9. При этом уменьшаетсявеличина взаимного перекрытия лопаст, ных решеток турбинного 10 и насосного 11 колес и, как следствие величина момента, передаваемого от компенсационной турбинки 7 на измерительнуютурбинку 8. По достижении равновесия между силой тяги турбинки 8 и силой лобового сопротивления потока, осевое перемещение турбинки 8 с колесом10 прекращается, а угловая скоростьтурбинки 8 соответствует скоростипотока и, следовательно, пропорциональна расходу контролируемой жидкости. Таким образом, при любых скоростях потока измерительная турбинка 8, благодаря автоматическомурегулированию величины передаваемоготурбомуфтой момента, вращается соскоростью, пропорциональной расходужидкости. Любое незначительное несоответствие цастоты вращения турбинки8 скорости потока приводит к появле-нию осевой силы и перемещению турбинного колеса 1 О турбомуфты 9, приводящему к восстановлению соответствия. Для обеспечения подкрутки турбинки 8 достаточно. чтобы лопасти измерительной ,турбинки имели по отношению к лопастям компенсационной турбинкиугол наклона к плоскости поперечногосечения канала больше пооиентов надвадцать. Частота импульсов, формируемых преобразователем частоты узла 12 съема, пропорциональна скорости вращения измерительной турбинки. ,Импульсы с выхода этого преобразователя поступают на вход сцетчикаинтегратора 14, где. пересчитываютсяв объемные единицы расхода. Импульсыс выхода преобразователя частоты узла13 съема компенсационной турбинки поступают на вход блока 15, на; второй вход которого поступают импульсы от узла 12 съема. Выходной сигнал этого блока,отража"ет разницу в частоте вращения измерительной компенсационной турбинки, яв"ляющуюся мерой вязкости измеряемойсреды. Сигнал с выхода блока "Т 5 поступает на вход коррекции счетчикаинтегратора.для учета ошибки по вязкости измеряемои среды.Экономический эффект от внедренияпредлагаемого изобретения определяет-.ся повышением точности измерения расхода, и может оказаться особенно существенным при его использовании дляизмерения расхода и количества нефти.1035424м.2Составитель И.Попов Редактор С.Лисина Техред Т.фанта Корректор Л.Бокшан аказ 5812/41 Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. М 5илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4