Преобразователь расхода

СО 103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Г)9) Г) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 6 01 Е 1/44 5 С)ПИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гетический инсти.Алияров, А.М.ДоИ,Матвеев1(57). Изобретение относится к .измерительной технйке, а именно к измерению-расхода, и может быть использовано в различныхотраслях народного хозяйства, использующего приборы для измерениярасхода.Целью изобретения является повышениеточности измерения расхода при низкйхгидравлических сопротивлениях. Преобразователь Расхода включает корпус 1 с трубой Вентури, состоящей из конфузора 2 сдйффузором 3, между которыми расположе-:на горловина 4, внутри которой размещенотелопеременного сечения 5, установленное Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению расхода, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, использующих приборы для измерения расхода.Известен расходомер, содержащйй корпус с трубой Вентури, внутри которого размещено тело переменного сечерия, импульсные трубки. Обтекаемые тело йеременного сечения выполнено из трехэлементов входного конуса, длина которого по оси трубопровода равна длине диффузора трубы Вентури, цилиндра, диаметр которого коаксиально с зазором внутри корпуса 1, подключенного к трубе со средой 6 с помощью фланцев 7, На корпусе 1 располо)кена мерная шкала 8 с указателем 9 установленного живоо сечения, достигаемого при фиксированном положении относительно горловины 4 тела переменного сечения 5. Внутри корпуса 1 размещена поворотная втулка 10, образующая с ним одним концом 11 пару винтгайка 12. Тело 5 переменного сечениязакреплено с поворотной втулкой 10 посредством рассекателей потока 13 и выполнено в виде патрубка с насадком 14 на конце, обращенным к конфузору 2 трубы Вентури. Насадок 14 установлен"с зазорами 15 й 16 относительно конфузора 2 трубы Вентури. Рассекатели 13 ф и насадок 14 выполнейы с торцов заостренными, что повышает качество стабилизации фЛ потока, проходящего через расходомер. Показание дастигнутого значейия расхода определяется по прибору(прибор на чертеже не иоказан), подключенному к импульсным трубкам 17(одной до поворотной втулки 10, другой в горловине 4 трубы Вентури). 1 ил. а определяется степенью требуемого сужения потока, а длйна равйа длине горловины, выходного конуса, закрепленного консоль- но к диффузору с помощью двух горизонтальных или вертикальных заостренных пластинчатых опор 1).Недостатком этогорасходомера я вляется возможность работы на один диапазон измеряемых расходов, ввиду того. что обтекаемое телоразмещено в горловине трубы Вентури неподвижно и поэтому живое сечение для прохода среды в нем постоянно, Поэтому при использозании таких расходо1749710 3 4меров на значительный диапазон измеряе- левосторонность не позволяет обслуживаюмых расходов, требуется применять не- щему персоналу полного достижения авто- сколько расходомеров такого типа, матизма реакции. Все это снижает границу Особейно, при измерении расхода в услови- возможного измерения расхода расходомеях йизких гидравлйческих сопротивлений у 5 ром. Этот расходомер Вентури принят в ка.известного расходомера поникается точ- честве прототипа.ность измерения расхода, что приводит к Целью изобретения является повыше- понижению эффективности работы, даже в ние точности измерения расхода при низких том диапазоне измерения расхода, на кото- гидравлических сопротивлениях для прохорый он рассчитан, 10 да среды,Известен "Расходомер Вентури" вклю- Поставленная цель достигается тем, чточающий корпус в трубой. Вентури, разме- преобразователь расхода, включающий щенное внутри них тело переменного корпус с трубой Вентури. размещенное :. сечения, импульсные трубки и механизм пе: внутри них тело переменного профиля, имремещения тела переменного сечения, 15 пульсные трубки и механизм перемещения вдоль оси. Тело переменного сечения через тела переменного сечения вдоль оси, Пойоршеньсоединеносостержнем, выведен- следний.выполнен в виде размещенной ным герметично из корпуса расходомера, .внутри корпуса поворотной втулки, образуИэменение величины измеряемого расходающий с ним одним концом пару "винт -20 гайка", при этом тело переменного сечения достигается за счет штурвала в рукояткой,НедОстатком этого расходомера является то, что процесс регулирования ироходного сечения трубы Вентурй осуществляется Путей изменения, тбчнее Увеличерубка,Устройство позволяет "правосторонне" по ходу движения потока среды устанавливать тело переменного сечения, обтекаемое ния гидравлического сопротивления 30 потоком среды, то есть использовать для компановки привычное размещение узлов и деталей, что позволяет создавать условия проходного сечения канала йри понижении , уровня измеряемых расходов, Последнее снижадт точность измерения расхода в режиме пониженных- гидравлйческих сопротивлений для проходя измеряемой среды,для правильного рефлекторного и технического условия сопряжения в системе чело 35 век-машина. Кроме того, тело переменного сечения является полым и поэтому в процессе измерения того или иного диапазона из ввйду того, что запирайие иглой живого сечения приводит к росту энергетйческих замеряемых расходов, при изменении живого сечения для прохода среды будет происхотрат, приводящем к гидравлически йеустойчйвому режиму истечения вслед. ствйе набегания потока среды на тело, 40 дить лйшь перераспределение потоков,перемещающееся в йротивополбкнбм на- . Проходящих по центру и периферии горло- правлении в процессе замера малых расхо- вины, Это значит,что любое изменение потока с помощью обтекаемого тела передов в приборе. Кроме того, осуществленное в этом патенте регулированйе расхода тре- менного профиля не повь 1 шает гидраличебует поворота потока, чтосоздает завих ского сопротивления при измерении рение потока и появление местного расхода.Такоеперераспределениепотоков сопротивления. В конечномитоге это еще центрального и периферийного, достигаеболее повышает энергозатраты на процессмое за счет использования полого тела пепрохода Среды через"расходомер,"аследо- ременногосечения позволяет осуществлять вательно, на процесс измерения расхода, 50 эжекционныйэнергообменмеждуними,что что приводит вообще к невозможности за- уменьшает диссипацию энергии. Таким мера малых расходовукорачиваядиапазон путем восстановление энергии потока, отиэменяемых расходов "снизу". Следует за- сутствие повышения гидравлического сометйть, что "левосторонность" размещения противления при регулировании расхода регулировочного органа, размещение его со 55 приводят, с одной стороны к расширению. стороны вйхода издиффузора трубы Венту- диапазойа измеряемых расходов в области ри, создает дополнителйные трудности при малых расходов, а с другой - повышает точ. обслуживании этого расходомера, что при ность замера малых расходов. входящих в водит к соуиальному фактору сййжения точ- диапазон измерения данного типоразмера ности измерения расхода, ввиду того. что расходомера. Отсутствие дополнительных который преобразуютвращательноедвиже- закреплено во втулке посредством рассекание штурвала в поступательное движение телей потока и выполнено в виде патрубка с поршня; перемещающего иглу, в стйрону насадкой на конце, обращенном к трубечменьшения живого сечения канала трубы Вентури, причем насадка установлена с заВентури 21..: . 25 зором относительно трубы Вентури и пат- .энергозатрат, а также использование рассекателей в диффузорной части трубы Вентури стабилизируют течение среды через расходомер даже при малых расходах измеряемой среды. Повышение точности измерения расхода связано также и с тем обстоятельством, что они жестко закрепляют центральный и периферийный насадки между собой. Взаимодействие между собой центрального и периферийного потока в режиме эжекционно-инжекционного ускорения струй, повышает точность замера за счет уменьшения статического напора за счет трансформации его в динамический напор. Все это повышает точность замера расхода, особенно при низких гидравлических сопротивлениях, а также увеличивает диапазон измеряемых расходов, особенно со стороны ранее остававшихся за пределами диапазона измерения малыми расходами.Последнее повышает универсальность расходомера, так как малым количеством расходомеров можно охватить большой диапазон измеряемых расходов Наличие пары "винт - гайка" позволяет более точно фиксировать положение тела переменного сечения, а следовательно, фиксировать положение его проходное сечение,что в конечном итоге повышает точность измерения, особенно малых расходов, ранее находившихся за пределами диапазона ,измерений, Эти новые в сравнении с прототипом признаки, не отмечены при анализе аналогов и других известных решений.Преобразователь изображен на чертеже.Он включает корпус 1 с трубой Вентури.состоящей из конфузора 2 и диффузором 3.между которыми расположена горловина 4, внутри которой размещено тело переменного сечения 5. размещенное коаксиально с зазором внутри корпуса 1 и подключенную к трубе со средой 6 с помощью фланцев 7.На корпусе 1 расположена мерная шкала 8 с указателем 9, установленного значения живого сечения достигаемогопри фиксированном местонахождении относительно горловины 4 тела 5 переменногосеченйя.Внутри корпуса 1 размещена поворотная втулка 10, образующая с ним одним концом пару винт - гайка 12, Тело 5 переменного сечения закреплено в поворотной втулке 10, посредством рассекателей потока 13 и выполнено в виде патрубка с насадкой 14 обращенном к конфузору 2 трубы Вентури.Насадка 14 установлена с зазорами 15 и 16 относИтельно конфузора 2 трубы Вентури, Насадка 14 и рассекатели 13 выполнены.заостренными с торцов, что повышает качество стабилизации потока. проходящего че 20 сечение для прохода среды при изменении .положения тела 5 в общем не меняется (происходит перераспределение сечений и его 25 долевого участия между центральными и пе 30 35 40 45 50 55 51015 рез расходомер. Показание достигнутого значения расхода определяется по прибору. подключенному к импульсным трубкам 17, расположенным до входа в поворотную втулку 10 и в Горловине 4, Наличие пары винт - гайка 12 позволяет увеличивать глубину проникновения тела переменного сечения 5 в конфузор 2 и даже внутрь горловины 4 трубы Вентури. Это позволяет работать на одном расходомере даже в режиме измерения малых расходов при низких гидравлических соп.ротивленииях Наличие винтовой пары 12, рассекателей 13 жесткб закрепленных к поворотной втулке 10 и телу переменного сечения 5 повышает качество поддержания соосности вставки в виде тела 5 переменного сечения относительно трубы Вентури. Выполнение тела 5 переменного сечения полым и установленным на входе в горловину 4 трубы Вентури с одной стороны приводит к тому, что живое риферийными частями горловины 4), а с другой . превращение его в струйный насос, работающий в режиме инжектора-эжектора, трансформирующегб часть статического напора в динамическую составляющую по.тока, совершая таким путем энергообмен между потоками среды в горловине.Преобразователь работает следующим. образом. Поток среды. поступающий на вход трубы Вентури из трубы 6 через корпус 1 испытывает сжатие со стороны конфузора 1 и обтекаемого тела 5 переменного сечения. При этом часть его потенциальной энергии переходит в кинетическую, в результате - между входным и суженным сечениями образуется перепад давления Ли, воспроизводимый измеРительным прибором, в частности, манометром (прибор на чертеже не показан). Этот перепад давлений Ли связан с величиной расхода квадратичной зависимостью: где К - коэффициент, определяемый конкретными относи гельными размерами элементов суженного устройства, уровнем измеряемого расхода. Величина К может оп ределенана основе расчета и уточнена при тарировке расходомера, Процесс регулирования диапазона измеряемого расхода осуществляется с помощью диапазОна расходов, задаваемого положения указателя 9 относительно мерной шкалы В, путем1749710 10 15 20 25 30 55 вращения поворотной втулки 10 вокруг своей оси. При этом положение полого обтекаемого тела переменного сечения 5 будет приближаться или удаляться относительно горловины 4, цто в конечном итоге изменяет соотношение между потоками активными и пассивным в горловине 4 трубы Вентури. При установке на мерной шкале 8 требуемого диапазона расхода (уменьшение живого сечения происходит при ввинчивании. а увеличение при отвинчивании поворотной втулки 10), Геометрические размеры вставки - тела 5 и размеры трубы Вентури в целом учитываются при тарировке устройства коэффициентом К. Фиксация позиции требуемого диапазона расхода осуществляется с помощью контргайки пары "винт - гайка" 12. Рассекатели 13. насадка 14 с торцов выполнены заостренными, что способствует стабилизации потока, проходящего через трубу Вентури, так как они создают плавное безотрывное течение потока .внутри корпуса 1 с трубой Вентури. Поток среды, проходящий через насадку 14 за сцет наличия кольцевых зазоров 15 и 16 раздваивается на два потока - центральный и периферийный, которые находятся между собой во взаимодействии в режиме экекционно-инжекционного энергообмена, Перепад давлений Ьи фиксируется с помощью импульсных трубок 17, к которым подключен прибор (прибор на чертеже не показан). Преимущества преобразователя расхода в сравнении с прототипом аналогами состоят в следующем:В повышении точности измерения при пониженных гидравлических сопротивлениях, за счет того, цто тело переменного сечения 5 практически не уменьшает сечение горловины для прохода среды, Идет лишь перераспределениа потока цейтрального и периферийного, Это повышает чувствительность расходомера к точному замеру малых расходов, Выполнениетела переменного сечения 5 полым приводит к тому. что центральный поток ввиду неизменности его живого сечения не меняет режим истечения, тогда как, периферийный, хотя и меняет живое сечение. однако за счет эжекционно-инжекционного захвата центральным потоком восстанавливает свой энергетический потенциал, то есть имеет малые потери,Осуществление процесса регулирования с малыми энергозатратами, ввиду того, что тело 5 с трубой Вентури в целом образует струйный насос с эжекционно-инжекционным режимом работы с рассекателями 13, насадкой 14 повышающий стабильность течения потока через расходомер. Это позволяет с минимальными усилиями проталкивать среду через расходомер, Это ведет кповышению точности измерения расхода. В осуществлениирегулирования потока среды по ходу движения потока (право- сторонняя реакция персонала, а не как в прототипе левосторонняя), что способствует быстрой и правильной реакции обслуживающего персонала на показание расходомера, В прототипе регулирование осуществлялоь встречное, то есть регулирующий орган перемещался навстречу потоку, Последнее ухудшало гидродинамику течения, увеличивало гидравлическое сопротивление и расходомере. Это повышало точность измерения расхода и достоверность показаний.В исключении поворота потока в процессе регулирования (в прототипе был поворот и связанное с ним повышение гидравлического сопротивления. Последнее в сравнении с прототипом повышает точность измерения расхода. надежность работы расходомераВ осущес 1 влении точного регулирования расхода в широком диапазоне измеряемых расходов. ввиду простоты конструкции, жесткости соблюдения соосности за счет точной фиксации соосности с помощью рассекателей 13; а также строго дозированном ходе вдоль оси, за сцет использования пары "винт - гайка", использование тела 5 с полос гью.Все это повышает эффективность регулирования измерения расходов, проявляющейся в повышении точности измерения ггри малых гидравлических сопротивлениях 40 одним типоразмером расходомера. При этом одновременно повышается универсальность, надежность работы.Формула изобретения Преобразователь расхода; включающий корпус с трубой Вентури. размещенное в них тело переменного сечения, импульсные трубки и механизм перемещения тела переФ менного сечения вдоль оси, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения при низкил гидравлических сопротивлениях, механизм перемещения выполнен в виде размещенной внутри корпуса поворотной втулки, обоазующей с ним одним концом винтовую пару. при этом тело переменного сечения закреплено во втулке посредством рассекателей потока и выполнено в виде патрубка с насадкой на конце, обращенном к трубе Вентури, причем насадка установлена с зазорами относительнотрубы Вентури и патрубкд.1749710077Составитель Б.Аспандияроведактор А.Козориз Техред М.Моргентал . Корректор" Э.Лончаков Заказ 2587 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина