Турбосиловой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХссцааюмиснеРЕСПУБ ЛИК Збо 0 01 Р 1/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЖЯй; "фй с ор" рае" выс- Э. Бау(56) 1. Кремл ры и счетчики шиностроение" 2. Кремлев и счетчики ко строение", 19вский П,П Расходоме количества. Л., "Ма" 1975, с, 400,кий П.П. Расходомеры ичества. Л "Машино 5, с, 113 (прототип) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московское ордена Ленинадена Октябрьской Революции ина Трудового Красного Знаменишее техническое училище им. Нмана(54)(57) 1. ТУРБОСИЛОВОЙ РАСХОДОМЕР,содержащий установленные в корпусес возможностью вращения на подшипниковых опорах две турбинки с различ"ными углами установки лопастей,связанные между собой посредствоммоментопередающего узла, а такжетахометрические узлы съема сигнала,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности и расширениядиапазона измерений, моментопередающий узел выполнен в виде центробежного механизма с системой уравнове"шенных грузов, установленных диамет"рально противоположно с возможно.стью поворота в ступице одной турбинки и соединенных кулисным механизмом со ступицей второй турбинки,1040337 5 0 1 35 40 2. Рас.яодомер по и. 1, о т л и " ч а ю щ и й с я тел, что грузы выполнены в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней.3. Расходомер по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что система грузов выполнена в виде отрезков гибтИзобретение относится к техникеизмерения массового расхода потоковжидкости или газа и может быть использовано во всех отраслях народно"го хозяйства для учета и точногодоэирования различных жидкостей илигазов в единицах массы.Известны турбосиловые расходомеры, основанные на зависимости от мас"сового расхода эффекта силового воз"действия, сообщающего потоку ускорения вращения. Турбосиловые расходоме"ры могут быть как с внешним приводом,например электроприводом, так и с закручиванием потока за счет его потенциальной энергии 11.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсятурбосиловой расходомер, содержащийустановленные в корпусе с возможностьювращения на подшипниковых опорахдве турбинки с различными углами установки лопастей, связанные междусобой посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узам съема сигнала 22.Скорость вращения турбинок 61 пря"мо пропорциональна объемному расходупотока Яа угол сдвигатубинокдруг относительно другар Ц Частное от деления угла у нв скоростьвращения Я дает интервал времени Йза который турбинки, вращаясь, проходят этот угол. Это время И , изме.ряемое по времени сдвига двух соседних импульсов, генерируемых тахометрическими преобразователями, прямо пропорционально массовому расходу ф Я,К недостаткам расходомера можноотнести налйчие пружины, которая является ких тяговых органовс распределенной массой, один конец которых 1 закреплен на ступице одной турбинкиобразованием плеча приложения сил поворота, а другой - на внутренней поверхности полости в ступице второй турбинки, причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления,2причиной нестабильной работы массово"го расходомера в различных условиях,Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, что в турбосиловом расходомере, содержащем установленные в корпусе с возможностью вращения на подшипни" ковых опорах две турбинки с различными углами установки лопастей, связанные между собой, посредством моментопередающего узла, а также тахометрические узлы съема сигнала, моментопередающий узел выполнен в виде центробежного механизма с системои уравновешенных грузов, установленных диаметрально противоположно с возможностью поворота в ступице одной турбинки и соединенных кулисным механизмом со ступицей второй турбинки.При этом грузы выполнены в виде зубчатых секторов, введенных в зацепление с жестко посаженной на ось второй турбинки шестерней.Кроме того, система грузов выполиена в виде отрезков гибких тяговыхорганов с распределенной массой, один конец которых закреплен на ступице З 0 одной турбинки с образованием плеча приложения силы поворота, а другой - на внутренней поверхности.полости в ступице второй турбинки,причем длина отрезков тяговых органов больше минимального расстояния между точками их закрепления.На фиг. 1 изображен схематически турбосиловой расходомер; на фиг, 2- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и В " то же, дополнительные варианты.(4) В=9 АК,(5) а и=Краи,55 3 ;640Турбосиловой расходомер состоит .из цилиндрического корпуса 1, в ко-,., тором во входном 2 и выходном 3 стру евыпрямителях в подшипниковых опорах 4 установлены соответственно винтовые турбинки 5 и 6, имеющие различный угол установки лопастей. Та-, хометрические датчики 1 и 8, турбин-, ки 5 и 6 установлены на корпусе 1. Между этими турбинками (фиг.2) в10 плоскости, перпендикулярной оси вра." щения, размещаются грузы 9, каждый из которых связан с цапфами 10 тур- -. бинки 6 цилиндрическими шарнирами 11; а с цапфами 12 турбинка 5 кулиса- И ми 13.При этом на турбинке 5 установлена ше;терня 14 (фиг, 3);Отрезки гибких тяговых органов (цепей) 15 закреплены на выступе :.20 16 (фиг 4).Турбосиловой расходомер работает:. следующим образом.При движении через корпус 1 рас" ходомера потока жидкости или газа , 25 турбинки 5 и 6 под воздействием это . - го потока начинают вращаться в одну. сторону. При этом турбинка 6, имею" щая меньший угол установки лопастей, будет стремиться вращаться с .щ большей скоростью, чем турбинка 5, 1 имеющая больший угол установки. При отставании турбинки 5 от турбинки 6 произойдет сдвиг грузов 9 относительно первоначального положения, Противодействовать этому смещению грузов будет момент их центробежных " сил, появляющийся при сдвиге.В случае неменяющегося расхода в определенном положении момент цент" робежных сил этих грузов относитель . но оси вращения будет уравновешен моментом,сдвигающим грузы, т.е. разностью моментов воздействия жид-:кости на турбинки 5 и 6, Турбинки будут вращаться с одной скоростью, ио сдвинутые друг относительно дру" га в отличие от первоначального пе ложения. Разность моментов воздействия потока на турбинки 5 и 6 и на грузы 9 равна где К - постоянная величина, характеризующая геометрические параметры турбинок" плотность вещества потока;4 - объемный расход вещества; у - угловая скорость вращениятурбинок.Момент. от центробежных сил запишется следующим образом:М,а10к й,(2) где е - масса каждого груза;к " радиус вращения грузов;Ь - кратчайшее расстояние от шарнира 11 до направления действия центробежной силы.Так как скорость вращения обеих турбинок пропорциональна объемному расходу потока, т.е. 6 д К Я, то при равенстве М=ЬМ получим- (3)К 1К вйВеличина и пропорциональна углу относительно сдвига турбинок у . И значит где А - обобщенный постоянный член,характеризующий геометрию турбинок, величину и размещение грузов между ними.Перемножение у и(1 дает нам величину массового расхода Определение (д производится одним иэ тахометрических датчиков, а определение угла у производится по запаздыванию сигнала на свой тахо- метрический датчик, например 7, от турбинки 5 относительно сигнала от турбинки 6 датчику 8.В рабочем положении грузы показаны пунктирно на фиг. 2. На фиг. 3 изображен дополнительный вариант выполнения устройства турбосилового центробежного расходомера. Отличие от расходомера на фиг, 1 заключается лишь в виде соединения грузов с турбинками. Здесь грузы.9 выполнены в виде зубчатых секторов, которые связаны с шестерней 14 турбинки 5 и шарнирно крепятся к турбинке 6.Работа такого устройства аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 1. Разность моментов воздействия потока на турбинки 5 и 6 посредством шестерни 14 передается на грузы 9, центры тяжести которых смещаются относительно общей линии, соединяющей их в начальном положе5 1 О нии, Появляется момент от центробежных сил этих грузов, противодействующий смещению. Чем больше сдвиг грузов тем больше момент центробежных сил, противодействующий смещению. При достижении равенства момента сдвигающего моменту центробежных сил относительное движение турбинок прекращается. В случае постоянного расхода вещества скорость вращения обеих турбинок прямо пропорциональ" на объемному расходу потока, а угол относительного сдвига турбинокего плотностиНа фиг,ч изображен еще один допол 15 нительный вариант выполнения турбосилового расходомера.В этом варианте роль грузов выполняют отрезки тяговых органов 15,которые одним своим концом закреплены на выступе 16 тур О бинки 6, а другим на внутренней поверхности ступицы турбинки 5Длина этих отрезков больше минимального расстояния между точками закрепления их концов.25При наличии движения измеряемой среды под действием разности моментов воздействия потока на турбинки последние придут в движение и будут разворачиваться. При этом центр тяжести отрезков будет менять свое положение и момент центробежных сил будет расти. 6 одном из положений момент центробежных сил уравновесит разность моментов воздействия потока на тур" бинки. Каждому объемному значению расхода потока будет соответствовать совершенно определенная скорость вра" щения турбинок, пропорциональная объемному расходу, и определенный угол относительного разворота турбинок, пропорциональный плотности потока.Использование такого турбосилового расходомера позволит избавиться от,гистерезисных явлений, присущих массовым расходомерам с двумя упруго связанными турбинками, уменьшить влияние температуры на их показания, что является причиной нестабильной работы расходомеров с упругой связью Кроме того, диапазон измеряемых расходов с помощью последних невелик изэа ограничений по линейности характеристики пружины, Применение турбосиловых расходомеров с центробежным механизмом связи позволит увеличить этот диапазон в 2-3 раза.Составитель И.Попов Техред М,Йпер,айе Тираж 643 ИПИ Государственного ком делам изобретений и отк