RU2029240C1 - Turbine flowmeter - Google Patents
Turbine flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2029240C1 RU2029240C1 SU4949802A RU2029240C1 RU 2029240 C1 RU2029240 C1 RU 2029240C1 SU 4949802 A SU4949802 A SU 4949802A RU 2029240 C1 RU2029240 C1 RU 2029240C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- elastic
- turn
- turbine
- calibrated channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения расходов жидкостей и газов в нефтяной, химической промышленности, энергетике. The invention relates to instrumentation and can be used to measure the flow of liquids and gases in the oil, chemical industry, energy.
Известен датчик турбинного расходомера, содержащий корпус с входным и выходным струенаправляющими аппаратами, первый из которых выполнен в виде сопла, снабженного шнеком, первичный тахометрический преобразователь расхода в виде тангенциальной крыльчатки, размещенной в корпусе, и узел съема сигнала [1]. Благодаря турбулизации потока на нижнем пределе измерений (при прохождении его через шнек) расширяется диапазон измерений и повышается точность измерения расхода. Расширение диапазона измерений на нижнем пределе измерений может достигать 20%, при этом стабильность показаний прибора в диапазоне малых расходов значительно возрастает. Однако шнек вызывает лишь пассивную турбулизацию потока, зависящую лишь от его геометрии. A known turbine flowmeter sensor, comprising a housing with input and output flow control devices, the first of which is made in the form of a nozzle equipped with a screw, a primary tachometric flow converter in the form of a tangential impeller placed in the housing, and a signal pickup unit [1]. Due to the turbulization of the flow at the lower limit of measurements (when it passes through the auger), the measurement range is expanded and the accuracy of flow measurement is increased. The extension of the measurement range at the lower limit of measurements can reach 20%, while the stability of the instrument readings in the low flow range increases significantly. However, the auger causes only passive turbulization of the flow, depending only on its geometry.
Известен также турбинный расходомер [2], содержащий корпус с калиброванным каналом для контролируемой среды, чувствительный элемент в виде тангенциальной турбинки, узел съема сигнала и турбулизирующий элемент, выполненный в виде конической упругой спирали, максимальный виток которой закреплен на входе в калиброванный канал по его периметру, а сужающаяся часть ориентирована в направлении потока среды, который является наиболее близким по своей технической сути к предложению и принят за прототип. Also known is a turbine flowmeter [2], comprising a housing with a calibrated channel for a controlled medium, a sensing element in the form of a tangential turbine, a signal pickup unit and a turbulizing element made in the form of a conical elastic spiral, the maximum turn of which is fixed at the entrance to the calibrated channel along its perimeter , and the tapering part is oriented in the direction of the medium flow, which is the closest in technical essence to the proposal and is taken as a prototype.
Недостатком известного турбинного расходомера является то, что он может работать в измеряемой среде, которая содержит твердые включения, превышающие по своим размерам зазоры, образованные витками конической упругой спирали в статическом положении. При превышении твердыми выключениями указанных размеров упругая спираль служит ловушкой и накопителем твердых включений, так как под воздействием потока деформируются только ее витки с максимальным диаметром. Витки меньшего диаметра образуют карман накопитель твердых включений, при этом происходит резкое повышение сопротивления гидравлического тракта. Это объясняется тем, что под воздействием скоростного напора контролируемой среды упругая коническая спираль, изготовленная из проволоки постоянного диаметра, будет деформироваться только за счет витков с максимальным диаметром, имеющих меньшую жесткость. Сужающаяся часть спирали практически деформироваться не будет ввиду меньшего диаметра витков и соответственно гораздо большей их жесткости. Таким образом, коническая часть известной упругой спирали будет карманом-накопителем твердых частиц, которые самопроизвольно удаляться не могут ввиду практического постоянства зазоров между витками кармана. При отсутствии механических включений, ввиду малой степени деформации спирали, мало изменяются и ее геометрические размеры, что вызывает дополнительные гидравлические потери и в квадратичной зоне сопротивления, т.е. там, где ее присутствие излишне, поскольку поток уже является турбулентным. Кроме того, поскольку поток измеряемой среды приобретает на спирали некоторое вращательное движение, то в случае использования турбулизатора в турбинном расходомере аксиального типа происходит искажение его частотной характеристики и требуется дополнительная тарировка расходомера после снабжения его турбулизатором потока. A disadvantage of the known turbine flowmeter is that it can operate in a measured medium, which contains solid inclusions exceeding in size the gaps formed by coils of a conical elastic spiral in a static position. When solid switches exceed the indicated dimensions, the elastic spiral serves as a trap and accumulator of solid inclusions, since only its coils with a maximum diameter are deformed under the influence of the flow. Coils of a smaller diameter form a pocket of solid inclusions, while there is a sharp increase in the resistance of the hydraulic tract. This is due to the fact that under the influence of the velocity pressure of the controlled medium, an elastic conical spiral made of a wire of constant diameter will be deformed only due to turns with a maximum diameter having less rigidity. The tapering part of the spiral will not practically deform due to the smaller diameter of the turns and, accordingly, their much greater rigidity. Thus, the conical part of the known elastic spiral will be a storage pocket of solid particles that cannot be removed spontaneously due to the practical constancy of the gaps between the turns of the pocket. In the absence of mechanical inclusions, due to the small degree of deformation of the spiral, its geometrical dimensions do not change much, which causes additional hydraulic losses in the quadratic resistance zone, i.e. where its presence is unnecessary, since the flow is already turbulent. In addition, since the flow of the measured medium acquires some rotational motion on a spiral, in the case of using a turbulator in an axial-type turbine flowmeter, its frequency response is distorted and additional calibration of the flow meter is required after supplying it with a flow turbulator.
Целью изобретения является расширение сферы использования, уменьшение гидравлических потерь и упрощение обслуживания. The aim of the invention is to expand the scope of use, reduce hydraulic losses and simplify maintenance.
Цель достигается благодаря тому, что турбинный расходомер, содержащий корпус с калиброванным каналом для контролируемой среды, турбинку, размещенную в корпусе с возможностью вращения, узел съема сигнала, вторичную измерительную аппаратуру и турбулизатор потока в виде упругой конической спирали, размещенной в калиброванном канале перед турбинкой, турбулизатор потока состоит по крайней из двух соосных упругих конусообразных спиралей с противоположной навивкой, размещенных концентрично, которые выполнены в виде усеченных конусов, внешний из которых закреплен к внутренней поверхности калиброванного канала за максимальный виток, а внутренний закреплен за минимальный виток на оси калиброванного канала, причем внешняя спираль ориентирована наибольшим основанием, а внутренняя ориентирована меньшим основанием навстречу потоку и образуют своими последними свободными витками кольцевой зазор. The goal is achieved due to the fact that a turbine flowmeter comprising a housing with a calibrated channel for a controlled environment, a turbine placed rotatably in the housing, a signal pickup unit, secondary measuring equipment and a flow turbulator in the form of an elastic conical spiral placed in a calibrated channel in front of the turbine, the flow turbulator consists of at least two coaxial elastic conical spirals with opposite windings arranged concentrically, which are made in the form of truncated cones, external s of which is fixed to the inner surface of the calibrated channel for maximum coil and the inner coil is fixed to the minimum on the calibrated channel axis, wherein the outer helix is oriented largest base, and the internal smaller base oriented towards the flow and form their latest free annular gap windings.
Сопоставительный анализ предложенного турбинного расходомера с прототипом показывает, что он отличается тем, что турбулизатор потока состоит по крайней мере из двух соосных упругих конусообразных спиралей с противоположной навивкой, размещенных концентрично, которые выполнены в виде усеченных конусов, внешний из которых закреплен к внутренней поверхности калиброванного канала за максимальный виток, а внутренний закреплен за минимальный виток на оси калиброванного канала, причем внешняя спираль ориентирована наибольшим основанием, а внутренняя ориентирована меньшим основанием навстречу потоку и образуют своими последними свободными витками кольцевой зазор. Comparative analysis of the proposed turbine flowmeter with the prototype shows that it differs in that the flow turbulator consists of at least two coaxial elastic conical spirals with opposite windings arranged concentrically, which are made in the form of truncated cones, the outer of which is fixed to the inner surface of the calibrated channel for the maximum coil, and the internal one is fixed for the minimum coil on the axis of the calibrated channel, and the external spiral is oriented with the largest base, and the inner one is oriented with a smaller base towards the flow and form an annular gap with their last free turns.
На основании вышеизложенного можно заключить, что предложенный тахометрический расходомер обладает "новизной". Другие аналогичные технические решения в данной отрасли техники не имеют сходных признаков, отличающих предложенный расходомер от прототипа. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии предложения критерию "существенные отличия". Based on the foregoing, we can conclude that the proposed tachometric flow meter has a "novelty." Other similar technical solutions in this industry do not have similar features that distinguish the proposed flowmeter from the prototype. Based on the foregoing, we can conclude that the proposal meets the criterion of "significant differences".
На фиг.1 и 2 схематически изображен предложенный турбинный расходомер. 1 and 2 schematically depict the proposed turbine flowmeter.
Турбинный расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом 2 для контролируемой среды, турбинку 3, узел 4 съема сигнала, вторичную измерительную аппаратуру 5 и турбулизатор потока в виде упругой конической спирали 6, размещенной в калиброванном канале 2, а также второй упругой конусообразной спирали 7, размещенной концентрично и соосно первой спирали 6, но имеющей обратный шаг навивки. Спираль 7 выполнена в виде усеченного конуса, закрепленного к внутренней поверхности калиброванного канала 2 за максимальный виток. Спираль 6 выполнена в виде усеченного конуса, закрепленного за минимальный виток к поверхности обтекателя 8 турбинки 3 на оси калиброванного канала 2. Спираль 7 ориентирована наибольшим основанием навстречу потоку. Спираль 6 ориентирована вершиной навстречу потоку. Спирали 6, 7 своими свободными последними витками образуют кольцевой зазор (см. фиг.2) и могут быть изготовлены из упругой ленты, ширина которой увеличивается от вершины к юбке конуса. Ребра ленты могут быть снабжены заостренными кромками и ориентированы по потоку. На витках спиралей, имеющих значительную ширину, могут быть выполнены перфорированные отверстия 9. Крепление спиралей 6, 7 может быть осуществлено с помощью потайных шурупов и канавок на поверхности калиброванного канала 2 и поверхности обтекателя 8 турбинки 3. The turbine flowmeter comprises a
Устройство работает следующим образом. Поток контролируемой среды проходит через спирали 6 и 7 турбулизатора, при этом, если режим течения был ламинарным, то в датчике расходомера и в корпусе 1 он становится турбулентным, что вызывает расширение нижнего предела измерений в сторону малых расходов до 20%. Благодаря тому, что спирали 6 и 7 имеют обратный шаг навивки, поток приобретает два встречных вращательных движения, которые сталкиваются в зоне кольцевого зазора последних витков спиралей 6, 7, что, во-первых, вызывает дополнительную турбулизацию потока и, во-вторых, исключает его одностороннее закручивание. Последнее исключает дополнительную подкрутку (или торможение) вращающейся турбинки 3 и искажение первоначальной тарировочной зависимости расходомера. Таким образом, исключается дополнительная тарировка расходомера после оборудования расходомера турбулизатором потока, что значительно упрощает его обслуживание. The device operates as follows. The flow of the controlled medium passes through the
По мере повышения скорости течения контролируемой среды скоростной напор воздействует на витки упругих спиралей 6 и 7 и вызывает их равномерное растяжение. Тем самым уменьшается сопротивление турбулизатора на режиме квадратичного сопротивления контролируемой среды, когда его присутствие становится уже излишним. As the flow rate of the controlled medium increases, the velocity head acts on the turns of the
В случае наличия в измеряемой среде инородных включений и их попадания в турбулизатор происходит растяжение спиралей 6, 7 и их смещение в радиальном направлении. Это ведет к одностороннему увеличению части кольцевого зазора и автоматическому удалению включений. Поскольку радиальное смещение спиралей 6 и 7 не требует больших усилий, значительно улучшается очистка турбулизатора от инородных включений, которые теперь могут быть и более значительных размеров. Тем самым исключается увеличение гидравлического сопротивления расходомера. In the presence of foreign inclusions in the measured medium and their ingress into the turbulator, the
Кроме того, благодаря наличию двух упругих спиралей, закрепленных консольно и имеющих противоположный шаг навивки, обеспечиваются их радиальные колебания и соударение потоков, что дает интенсификацию турбулизации потока и позволяет выполнить спирали 6 и 7 с более значительными межвитковыми расстояниями. Тем самым уменьшаются гидравлические потери и дополнительно улучшается прохождение механических включений через спирали 6, 7 турбулизатора потока. In addition, due to the presence of two elastic spirals fixed cantilever and having the opposite winding pitch, their radial vibrations and collisions of the flows are ensured, which intensifies the flow turbulization and allows
В остальном работа расходомера и его узлов принципиально не меняется, а именно сигнал, воспринимаемый турбинкой 3 и пропорциональный расходу контролируемой среды, фиксируется узлом 4 съема сигнала, который может быть выполнен в виде катушки, регистрирующей скорости вращения лопастей турбинки 3, которые имеют ферромагнитные вставки или выполнены из магнитомягкого материала. Сигнал с узла 4 поступает во вторичную измерительную аппаратуру 5, где имеется счетчик суммарного количества контролируемой среды и индикатор мгновенного значения расхода. Ввиду того, что расходомер при предложенном турбулизаторе потока имеет более широкий диапазон измерения (до 20% в сторону малых расходов), турбинка 3 и усилитель 5 измерительной аппаратуры должны быть настроены на прием сигнала меньшей частоты, а индикатор мгновенного значения расхода вторичной аппаратуры должен иметь расширенный нижний предел измерений (на 20-30%). Otherwise, the operation of the flowmeter and its components does not fundamentally change, namely, the signal perceived by the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949802 RU2029240C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Turbine flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949802 RU2029240C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Turbine flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2029240C1 true RU2029240C1 (en) | 1995-02-20 |
Family
ID=21581550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4949802 RU2029240C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Turbine flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2029240C1 (en) |
-
1991
- 1991-06-25 RU SU4949802 patent/RU2029240C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 979859, кл. G 01F 1/10, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5458005A (en) | Fluid mass flow meters | |
US5170671A (en) | Disk-type vortex flowmeter and method for measuring flow rate using disk-type vortex shedder | |
EP3139137B1 (en) | Fluid flow meter | |
US5509305A (en) | Closely coupled, dual turbine volumetric flow meter | |
US2709366A (en) | Flow meter | |
US6079280A (en) | Insertion paddle wheel flow sensor for insertion into a fluid conduit | |
US3867840A (en) | Axial outlet flow transducer | |
US2975635A (en) | Apparatus for directly measuring mass of fluid flow per unit of time | |
US3443432A (en) | Flowmeter | |
US3650152A (en) | Apparatus and method for measuring the velocity of a flowing fluid | |
US3719080A (en) | Sensor probe and shield assembly for swirl-type flowmeter | |
RU2029240C1 (en) | Turbine flowmeter | |
US3880003A (en) | Fluid flowmeter | |
US3232110A (en) | Mass flow meter | |
US3927564A (en) | Vortex type flowmeter | |
SE447022B (en) | FLODESMETARE | |
EP0151628B1 (en) | A device for measuring the liquid portion of a two-phase flow of gas and liquid | |
US3827297A (en) | Flow meter provided with a vortex chamber | |
US3890838A (en) | Tubular swirl flow meter | |
US4450726A (en) | Flow-operated measuring apparatus | |
RU1820220C (en) | Tachometric flowmeter sensor | |
US3264871A (en) | Magnetic recording readout for flowmeter | |
WO1995005581A1 (en) | Closely coupled, dual turbine volumetric flow meter | |
CN215811037U (en) | Metering component for ultrasonic gas meter and gas meter with same | |
RU2037827C1 (en) | Fluid medium stream velocity detector |