Шариковый роторный расходомер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистическиаРеспублик пи 924513(51) М. л. с присоелинением заявки .% -С 01 Г 1/10 1 Ъеудэрстввнный камнтет СССР ае делам нзебретеннй н открытей( 54) ШАРИКОВЫЙ РОТОРНЫ 1 РАСХОДОМЕР 1Изобретение относится к измерительной технике и,может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода агрессивных и нейтральных жидкостей.Известен тахометрический расходомер с плавающей (безопорной) турбинкой, снабженной двумя конусами, где гидродинамическое уравновешивание осуществляется двумя расходящимися кольцевыми потоками жидкости Л 3,Недостаток расходомеров с ротором в виде турбинки - сравнительно низкая надежность при работе на загрязненных жидкостях.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шариковый роторный расходомер, содержащий сочленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактным.узлом съема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловый входной участок и выходной цилиндрический участок с установленным перед ним 2ограничителем, и свободно расположенный в камере шар, в теле которого выполнено сквозное отверстие. При работе такого расходомера шар внутри камеры обретает гидродинамически взвешенное состояние и вра" щается вокруг собственной оси, не ,касаясь стенок камеры и других находящихся в ней элементов (соплово" го участка и ограничителя). Частота . вращения шарового ротора при этом пропорциональна расходу контролируемой среды 23,Недостаток известного расходомера - повышенные гидравлические по" тери, обусловленные наличием на выходе расходомера функционального сужения проточного канала цилиндрической камеры, а также узкий диапазон измерений.Цель изобретения - уменьшение гидравлических потерь и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что в шариковом роторном расходомере, содержащем сочленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактнымузлом съема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловый входной участок и выходной цилиндрический участок с установленным перед ним ограничителем,и свободнорасположенный в камере шар, в теле 10которого выполнено сквозное отверстие, выходной цилиндрический участок и проточная цилиндрическая камера выполнены одинакового диаметра,не превышающего внутренний диаметр 15соединяемого с выходом расходомератрубопровода, при этом отношение диаметра соплового участка к диаметру цилиндрической камеры составляет 0,1"0,6; а отношение диаметра шара к диаметру цилиндрической камеры - 0,340,60.Отсутствие сужающего устройства навыходе проточной части корпуса снижает гидравлическое сопротивление рас- дходомера и упрощает его конструкцию.При этом подбором оптимальных соотношений диаметра соплового участкй, диаметра шара (шарового ротора) и проточной части обеспечивается расширение диапазона измерения расходомера.На фиг.1 представлен шариковый роторный расходомер, общий вид нафиг.2 - кривая распределения сил, действующих на шар при его различных35положениях по оси цилиндрического канала проточной камеры,Расходомер содержит корпус 1,сочленяемый с контролируемым трубопроводом 2, цилиндрическое сопло 3,установленное на входном участке,стернень-ограничитель 4, расположенный перед выходным цилиндрическимучастком, и свободно помещенный вцилиндрическую проточную камеру 545(между ними) шар 6 с диаметральнымсквозным отверстием 7 в теле, выпол"няющий роль ротора. Вне корпуса 1установлен бесконтактный узел съемасигнала (индукционный .преобразователь 8),связанный электрически с измерительным блоком (не показан).Выходной цилиндрический участокпроточного канала (за стержнем-ограничителем, по потоку ) выполнен подиаметру равным диаметру цилиндрической камеры 5. При этом, исходяиз условий оптимальности подвески шара, отношение диаметра отверстия цилиндрического соЧла к диаметруцилиндрического канала принято О,10,6, а отношение диаметра шара кдиаметру цилиндрического каналав диапазоне 0,34-0,60.Расходомер работает следующим образом.При истечении жидкости из сопла3 вследствие резкого расширения потока образуется струя, действующаяна некоторую часть лобовой поверхности шара 6, и кольцевой замкнутыйвихрь, стесняющий струю, В объемеканала за шаром происходит восстановление гидростатического давления,которое, действуя по всей поверхности кормовой части шара против потока,уравновешивает гидродинамическое давление струи. Перемещейие шара в радиальном направлении к оси потокав первоначальный момент обусловленоподъемной силой струи.При этом гидродинамическое подвешивание шара, как следует из опыта,осуществляется при указанных вышесоотношениях диаметров,При движении жидкости шар 6получает вращательное движение вокруг оси, перпендикулярной оси сквозного отверстия 7 и к направлениюпотока. Вращение шара 6 обусловленоналичием в нем отверстия, причемскорость его вращения пропорциональна расходу жидкости. На выходе индукционного преобразователя 8 появляется синусоидальное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения.При перемещении шара из точкигидравлического взвешивания (точка о ) против потока ( участок ч - 5)и по потоку (участок а - С) на негодействует возвращающая сила такимобразом, что шар в итоге как быоказывается в потенциальной яме (вточке а ). За точкой с шар уносится потоком, ввиду чего стержень-ограничитель устанавливается за точкой с , что гарантирует гидродинамическое взвешивание шара при любойпространственйой ориентации расходомера.С целью исключения влияния магистрали трубопровода 2 в.которой установлен предлагаемый расходомер, нагидродинамическое взвешивание шарового ротора диаметры проточной части расходомера и трубопровода должны быть одного размера (фиг.1). При5 924 достаточно длинном корпусе расходомера диаметр трубопровода, с которым его соединяют, не оказывает влияния на гидродинамическое взвешивание ротора, Например, при диаметре проточной части расходомера,равном 56 мм, длина корпуса должна быть не менее 220 мм.Расходомер, как и ближайший его аналог, работает при любой пространственной ориентации.Отсутствие сужающего устройства на выходе уменьшает гидравлическое сопротивление расходомера, при этом упрощается его конструкция. Предлагаемая форма проточной части увеличивает предел изменения диаметров сопла и ротора относительно диаметра цилиндрического канала,и как следствие этого, расширяет диапазон измеряемых расходов.Изменение диапазона измеряемого расхода осуществляется сменой сопла или шара, т.е. один и тот же расходомер момно исполЬзовать для измерения различных расходов.Экономический эффект от реализации предлагаемого расходомера достигается за счет упрощения конструкции и расширения диапазона его использования при измерениях расхода. 6формула изобретенияШариковый роторный расходомер,содержащий соцленяемый с трубопроводом корпус с бесконтактным узломсъема сигнала и проточной цилиндрической камерой, имеющей сопловыйвходной участок и выходной цилиндри"ческий участок с установленным пе 1 О ред ним ограничителем, и свободнорасположенный в камере шар, в телекоторого выполнено сквозное отверстие, о т л и ч а ю щ и й с. я тем,что, с целью уменьшения гидравличес"1 ких потерь и расширения диапазона- измерений, выходной цилиндрическийучасток и проточная цилиндрическаякамера выполнены одинакового диамет.- ра, не превышающего внутренний диаметр соединяемого с выходом расходо 20мера трубопровода, при этом отноше"ние диаметра соплового участка кдиаметру цилиндрической камеры составляет 0,1-0,6, а отношение диаметра шара к диаметру цилиндрическойкамеры - 0,34-0,60.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кремлевский П.П. Расходомерыи счетчики количества. Л., "Иашиност"роение", 1975, с 3452. Авторское свидетельство СССРМ 489951, кл. С 01 Г 1/10, 1973./57ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо Тираж б 71 Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д.4/5 Патент", г.ужгород, ул,Проектная