Датчик массового турбинного расходомера

О П И С А Н И Е 1,972218ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЯЕ ТЕЛЬ СТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. б 01 Г 1/00 Гооударствеииык комитет СССР Опубликовано 07.11.82. Бюллетень41Дата опубликования описания 7.11.82лв делам изобретеиий и открытий(54) ДАТЧИК МАССОВОГО ТУРБИННОГО РАСХОДОМЕРА Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения массовых расходов жидкостей и газов в нефтяной, химической и других отраслях промышленности.5Известен метод измерения массовых расходов в потоке, при котором измеряют сигнал, пропорциональный скоростному .напору РЯ, и сигнал, пропорциональный объемному расходу (;). Выходной сигнал массового расходомера получают делением К 2 УЯ /КЯ = Ка/к, РЯ, Указанный метод реализован в устройстве, содержащем корпус с аксиальной крыльчаткой и вторичным тахометрицеским узлом съема сигнала, Крыльчатка подвижно установлена на кон сольной опоре в виде неуплотненного поршня, цилиндр которого подключен к дифференциальному манометрическому датчику. Вторая ветвь манометрического датчика подключена к отборник ам статического давления в потоке, которые расположены в корпусе датчика расходомера перед крыльчаткой. Сигнал, снимаемый вторичным тахометрическим узлом с вращающейся крыльчатки, пропорционален объемному 2расходу О, а сигнал, измеряемый дифференциальным манометрическим датчиком, скоростному напору РЯ измеряемой среды. После деления Ка Р Я/К,Я в одном из блоков расходомера получается величина, пропорциональная массовому расходу потока Кд/К 1 РЯ 11 Данный расходомер может быть использован для измерения агрессивных жидкостей, содержащий абразивные частицы, ввиду закрытой конструкции опоры. Однако время работы его в таких условиях ограничено, так как засоряются отборники статического давления в потоке, расположенные в корпусе датчика расходомера. Точность измерения статического давления в потоке значительно ниже, чем точность измерения давления под неуплотненным поршнем крыльчатки, что снижает точность измерения массового расхода. Ошибки измерения статического давления в потоке находятся в пределах( - 3)%. Ошибки при измерении давления под неуплотненным поршнем составляют + 0,1%. При постоянном напоре в трубопроводе, что имеет место при градуировках расходомеров на стенде, ве 97221835 3личина погрешности измерения статического давления оказывается незначительной, а при работе расходомера в технологических линиях, где напор меняется в широких пределах, она является определяющей, что ухудша;г метрологические характеристики прибора в целом. Кроме того, как крыльчатка расходомера-аксиальная, существует вполне определенный нижний предел измерений, уменьшить который может только использование тангенциальной крыльчатки.Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату датчик массового турбинного расходомера, содержащий корпус с входным и выходным струенаправляющими аппаратами, тангенциальную крыльчатку с лопастями и тахометрический узел съема сигнала 2.Однако известный датчик характеризуется недостаточно высокой точностью измере: ний, инерционностью и большими потерями давления. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений, расширение диапазона измерений и уменьшение потерь давления, а также измерение расходов агрессивных и содержащих механические включения сред.Поставленная цель достигается тем, что датчик массового турбинного расходомера, содержащий корпус с входным и выходным струенаправляющим аппаратами, тангенциальную крыльчатку с лопастями и тахо- метрический узел съема сигнала, дополнительно снабжен узлом измерения осевого усилия, чувствительный элемент которого выполнен в виде диска, установленного на крыльчатке и связанного с преобразователем перемещения в выходной сигнал, а входной струенаправляющий аппарат выполнен в виде сопла, снабженного шнеком или установленного наклонно к плоскости вращения крыльчатки, причем лопасти крыльчатки и диск выполнены выступающими в проточную часть корпуса.Преобразователь узла измерения осевого усилия выполнен в виде двух неуплотненных поршней с цилиндрами, полости которых подключены к дифференциальному манометру. На фиг, 1 схематически показан датчик массового турбинного расходомера с входным струенаправляющим аппаратом, выполненным в виде сопла со шнеком; на фиг. 2 - то же, входной струенаправляющий аппарат выполнен в виде сопла, установленного наклонно к плоскости вращения крыльчатки.Датчик содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 струенаправляющими аппаратами, тангенциальную крыльчатку с лопастями 4, тахометрический узел 5 съема 5 30 15 20 25 30 40 45 50 55 4сигнала. Входной струенаправляющий аппарат датчика выполнен в виде сопла со шнеком 6 или сопла 7, установленного наклонно к плоскости вращения крыльчатки с лопастями 4. Крыльчатка установлена на опорах и взаимодействует с узлом измерения ее осевого усилия, чувствительный элемент которого выполнен в виде диска 8, закрепленного на крыльчатке, Диск 8 с лопастями 4 выступает в проточную часть корпуса 1 на 1/2 диаметра струенаправляющего аппарата (в случае выполнения входного струе- направляющего аппарата 2 в виде сопла со шнеком 6) или расположен с торца крыльчатки и выступает в проточную часть корпуса 1 (в случае выполнения струенаправляющего аппарата в виде сопла, установленного наклонно к плоскости вращения крыльчатки) . Преобразователь узла измерения осевого усилия на крыль чатке может быть выполнен в виде двух неуплотненных поршней 9 и 10, на которых, как на опорах, установлена тангенциальная крыльчатка. Полости цилиндров 1 и 12 неуплотненных поршней подключены к дифференциальному манометру 13. Для заполнения системы рабочей жидкостью обе измерительные ветви снабжены кранами4 и 15, а параллельно дифференциальному манометру 13 введена ветвь с краном 16 и гидравлическим прессом 17. Для выполнения операции деления кг РЯ/кЯ дифференциальный манометрический измеритель 13 и тахометрический узел съема сигнала 5 подключают к блоку 18 деления.Возможно выполнение преобразователя узла измерения осевого усилия на крыльчатке, например, в виде компенсационного измерителя усилия, сигнал с которого подается в блок 18 деления.Устройство работает следующим образом.Поток измеряемой среды поступает в входной струенаправляющий аппарат и проходит через шнек 6, приобретая дополнительное вращательное движение. Поступательное движение потока воздействует на лопасти 4 тангенциальной крыльчатки и обеспечивает ее вращение, которое преобразуется в удобный вид сигнала тахометрическим узлом 5 съема сигнала. Величина этого сигнала пропорциональна объемному расходу Ц. Вращательное движение потока воздействует на диск 8, установленный на крыльчатке, который выступает в проточную часть корпуса 1, сообщая крыльчатке некоторое осевое усилие, пропорциональное скоростному напору среды р 6. Величина этого усилия преобразуется в разность давлений, которая измеряется дифференциальным манометрическим измерителем 13. Деление величины сигнала скоростного напора РЯ. на величину сигнала объемногог5расхода О в блоке деления 18 дает величину, пропорциональную массовому расходу РоТочность измерения при этом увеличивается, так как в данной конструкции нет отборников статического давления в потоке, которым свойственна погрешность 4- (1 - 3)%, нет сильфонов с жидкостью, которые ухудшают динамические характеристики вследствие необходимости дополнительного времени на прогрев при изменении температуры измеряемой среды. Живое сечение потока внутри датчика не изменяется, что способствует получению более приемлемых характеристик потерь давления на датчике и не требует дополнительных мероприятий по поддержанию необходимой величины расхода, расширяет диапазон измерений без усложнения напорной магистрали. Выполнение конструкции опор закрытыми, без ограничения давления смазывающей жидкости и без статического отборника давления в потоке, дополнительно повышает точность измерения в технологических линиях производств на + (1 - 3)о, исключает засорение каналов механическими включениями и позволяет использовать датчик для измерения потоков агрессивных сред, содержащих абразивные частицы.Использование подобных датчиков турбинных расходомеров в технологических линиях массовых производств, например таких как химическая и нефтехимическая промышленность, значительно повышает точность измерений, способствует автоматизации технологического процесса и улучшает качество конечного продукта производства. 6формула изобретения1. Датчик массового турбинного расходомера, содержащиЙ корпус с входным ивыходным струенаправляющими аппаратами, тангенциальную крыльчатку с лопастями и тахометрический узел съема сигнала,отличающийся тем, что, с целью повышенияточности, расширения диапазона измеренийи уменьшения потерь давления, датчикдополнительно снабжен узлом измеренияосевого усилия, чувствительный элемент10 которого выполнен в виде диска, установленного на крыльчатке и связанного с преобразователем перемещения в выходнойсигнал, а входной струе направляющийаппарат выполнен в виде сопла, снабженного шнеком или установленного наклоннок плоскости вращения крыльчатки, причемлопасти крыльчатки и диск выполненывыступающими в проточную часть корпуса.2. Датчик по и. 1, отличающийся тем, что,с целью измерения расхода агрессивных20 и содержащих механические включения среди повышения точности и надежности измерения, преобразователь узла измеренияосевого усилия выполнен в виде двух неуплотненных поршней с цилиндрами, полости25которых подключены к дифференциальному манометру.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бошняк Л, Л. и другие. Тахометрические расходомеры. Л., Машиностроение,30 1968, с. 198.2. Авторское свидетельство СССР347581, кл. б 01 Г 1/08, 1972 (прототип).