RU2323414C1 - Turbine flowmeter - Google Patents

Abstract

FIELD: invention refers to devices assigned for measuring of consumption of liquid transported along pipeline.

SUBSTANCE: arrangement has body, small turbine, driving roller, transitional and accounting mechanisms. Body has input diffuser branch pipe transferring into spiral feed covering ring guide. Ring guide has blades forming inclined channels. Small turbine is fulfilled in shape of centrifugal open window, whose driving disc has blades on periphery. Blades are directed with their frontal side perpendicularly to inclined channels of guide. At that rear sides of blades have hydrodynamic profile. Lid from the side of driving disc of small turbine is provided with hollow cylindrical console in which driving roller is installed. Driving roller connects small turbine with accounting mechanism through transitional mechanism.

EFFECT: increases accuracy of measurements.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно к приборам, предназначенным для измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а в частности к механическим расходомерам - счетчикам, регистрирующим общее количество жидкости, протекающей через них.The invention relates to the field of instrumentation, and more particularly to devices for measuring the flow rate of liquid transported through the pipeline, and in particular to mechanical flow meters - meters that record the total amount of fluid flowing through them.

Известен механический расходомер-счетчик, содержащий корпус, головку, турбинку, передаточный и счетный механизмы (Справочник машиностроителя, т.2, М, 1963, стр.655-656)Known mechanical flowmeter-counter, comprising a housing, a head, a turbine, transmission and counting mechanisms (Handbook of a mechanical engineer, t.2, M, 1963, pp. 655-656)

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

- большая погрешность показаний (±2%), обусловленная тем, что крутящему моменту, возникающему под действием скоростного потока на предыдущую лопатку турбинки, противостоит момент, возникающий от действия меньшего скоростного потока из-за его закручивания на последующую ее лопатку. Это приводит к незакономерному затормаживанию вращения турбинки, следовательно, к искажению объема жидкости, проходящей через устройство;- a large error of readings (± 2%), due to the fact that the torque arising under the action of high-speed flow on the previous blade of the turbine is opposed by the moment arising from the action of a lower speed stream due to its twisting on its subsequent blade. This leads to irregular braking of the rotation of the turbine, therefore, to a distortion of the volume of fluid passing through the device;

- неудовлетворительная пропускная способность, обусловленная значительными потерями напора на участке устройства, вызванными заторможением турбинки при прохождении жидкости через устройство.- poor throughput, due to significant pressure losses in the area of the device caused by the braking of the turbine during the passage of fluid through the device.

Известен также водосчетчик с винтовой вертушкой, состоящей из цилиндрического патрубка-барабана, винтовой вертушки, корпуса регулятора, передаточного и счетного механизмов (А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара. Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов. М., 1967, стр.35).Also known is a water meter with a screw turntable, consisting of a cylindrical nozzle-drum, screw turntable, regulator body, transmission and counting mechanisms (A.N. Pavlovsky. Measurement of flow and quantity of liquids, gas and steam. Publishing House of the Committee of Standards, Measures and Measuring Instruments. M., 1967, p. 35).

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

- большая погрешность показаний (до 3%), обусловленная тем, что встреча потока измеряемой жидкости с рабочей стенкой винтовой вертушки происходит с неодинаковой скоростью, а именно по мере удаления от центра она уменьшается, следовательно, имеет место склонность к уменьшению величины крутящего момента, а встреча с тыльной стенкой вертушки - к увеличению скорости встречи с потоком, следовательно, склонность к повышению тормозящего момента. Все это приводит к росту погрешности показаний, особенно в интервале малых расходов;- a large error of readings (up to 3%), due to the fact that the meeting of the measured fluid flow with the working wall of the screw rotor occurs at an unequal speed, namely, it decreases with distance from the center, therefore, there is a tendency to decrease the torque value, and meeting with the back wall of the turntable - to increase the speed of meeting with the flow, therefore, a tendency to increase braking torque. All this leads to an increase in the error of testimony, especially in the interval of low costs;

- трудоемкость изготовления, обусловленная наличием в конструкции деталей (корпус, винтовая вертушка, цилиндрический патрубок-барабан и направляющие аппараты), к которым предъявляются повышенные технологические требования.- the complexity of manufacturing, due to the presence in the design of parts (housing, screw turntable, cylindrical pipe-drum and guiding devices), which are subject to increased technological requirements.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является скоростной многоструйный водосчетчик, состоящий из корпуса, турбинки, приводного валика входного и выкидного патрубков, передаточного и счетного механизмов (А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара. Издательство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов, М., 1967, стр.25, рис.8).The closest in technical essence to the proposed one is a high-speed multi-jet water meter, consisting of a housing, a turbine, a drive roller for inlet and outlet pipes, transmission and counting mechanisms (A.N. Pavlovsky. Measurement of flow and amount of liquids, gas and steam. Publishing House of the Committee of Standards, measures and measuring instruments, M., 1967, p. 25, fig. 8).

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

- большая погрешность показаний, вызванная тем, что крутящему моменту, возникающему под действием скоростного потока, исходящего из нижнего ряда сопел на предыдущую лопатку турбинки, противостоит момент, возникающий от действия меньшего скоростного потока (из-за его закручивания в межлопаточных полостях) на последующую ее лопатку. Это приводит к незакономерному заторможению вращения турбинки и в конечном итоге к повышению погрешности, особенно при малых расходах (до ±5%) (стр.24 упомянутого источника);- a large error in the readings caused by the fact that the torque arising under the action of the high-speed flow coming from the lower row of nozzles to the previous blade of the turbine is opposed by the moment arising from the action of a lower speed stream (due to its twisting in the interscapular cavities) on its subsequent scapula. This leads to an irregular inhibition of rotation of the turbine and ultimately to an increase in error, especially at low costs (up to ± 5%) (p. 24 of the mentioned source);

- неудовлетворительная пропускная способность вследствие значительных потерь напора на участке устройства, вызванных в результате заторможения турбинки при прохождении измеряемой жидкости через устройство.- poor throughput due to significant pressure losses in the device area caused by the braking of the turbine during the passage of the measured fluid through the device.

Задачей изобретения является разработка конструкции расходомера, обладающего низкой погрешностью показаний и повышенной пропускной способностью.The objective of the invention is to develop the design of a flow meter having a low error of readings and increased throughput.

Указанная задача решается предлагаемым турбинным расходомером, включающим корпус, турбинку, приводной валик, входной и выкидной патрубки, передаточный и счетный механизмы.This problem is solved by the proposed turbine flow meter, comprising a housing, a turbine, a drive roller, inlet and outlet nozzles, transmission and counting mechanisms.

Новым является то, что корпус снабжен входным диффузорным патрубком, переходящим в спиральный подвод, охватывающий кольцевую направляющую, снабженную лопатками, образующими наклонные каналы; турбинка выполнена в виде центробежного открытого колеса, ведущий диск который имеет на периферии лопатки, обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей, образующие вместе с крышками рабочую камеру, а тыльные стороны имеют гидродинамический профиль; крышка со стороны ведущего диска турбинки снабжена полой цилиндрической консолью, в которой установлен приводной валик, соединяющий турбинку со счетным механизмом через передаточный механизм.What is new is that the casing is equipped with an inlet diffuser connecting to a spiral supply that encompasses an annular guide provided with blades forming inclined channels; the impeller is made in the form of a centrifugal open wheel, the drive disk which has blades on the periphery, facing the front sides perpendicular to the inclined guide channels, forming a working chamber together with the covers, and the rear sides have a hydrodynamic profile; the cover on the side of the drive disk of the turbine is provided with a hollow cylindrical console in which a drive roller is installed connecting the turbine with the counting mechanism via a transmission mechanism.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого турбинного расходомера в частичном разрезе.Figure 1 shows a General view of the proposed turbine flowmeter in partial section.

На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.Figure 2 is a section along aa of figure 1.

На фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.2.Figure 3 is a section along BB of figure 2.

Турбинный расходомер состоит из корпуса 1 (фиг.1), камерообразующих крышек 2 и 3, турбинки 4 с приводным валиком 5, подшипников скольжения 6 и качения 7, уплотнительной манжеты 8 и крышки 9.The turbine flow meter consists of a housing 1 (Fig. 1), chamber-forming covers 2 and 3, a turbine 4 with a drive roller 5, sliding bearings 6 and rolling 7, a sealing sleeve 8 and a cover 9.

Корпус 1 включает в себя входной диффузорный патрубок 10 (фиг.2), переходящий в спиральный подвод 11, охватывающий кольцевую направляющую 12 с лопатками 13.The housing 1 includes an inlet diffuser pipe 10 (figure 2), turning into a spiral supply 11, covering the annular guide 12 with the blades 13.

Крышка 2, расположенная со стороны выхода жидкости, имеет патрубок с фланцем 14, а крышка 3 с противоположной стороны снабжена цилиндрической консолью 15, несущей на себе приводной валик 5.The cover 2, located on the liquid outlet side, has a nozzle with a flange 14, and the cover 3 on the opposite side is provided with a cylindrical console 15, which carries the drive roller 5.

Турбинка 5 (фиг.2) состоит из ведущего диска 16, на периферии которого расположены лопатки 17, плавно утолщающиеся к центру в направлении выхода жидкости и обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей 12, а тыльные стороны имеют гидродинамический профиль. Корпус 1 и крышки 2 и 3 соединены между собой шпильками 18.The turbine 5 (Fig. 2) consists of a drive disk 16, on the periphery of which there are blades 17, smoothly thickening towards the center in the direction of fluid exit and facing the front sides perpendicular to the inclined channels of the guide 12, and the rear sides have a hydrodynamic profile. The housing 1 and the covers 2 and 3 are interconnected by pins 18.

Расходомер работает следующим образом.The flow meter operates as follows.

Измеряемая жидкость из транспортирующего ее трубопровода (не показан) попадает в полость "а" диффузорного патрубка 10, а оттуда - в полость "б" спирального подвода 11. Из последнего она через каналы "в", образованные лопатками 13, направляется в полость турбинки 4. При выходе из каналов "в" она встречает на своем пути преграду в виде фронтальных стенок "г" лопаток 17. Происходит соударение потока жидкости со стенками лопаток 17. В результате поток жидкости часть своей энергии передает лопаткам 17 и через них турбинке 4. При этом сам поток отклоняется от фронтальной стенки лопаток 17 и, сохраняя вращательные движения, направляется в полость "ж", а оттуда в трубопровод (не показан), транспортирующий ее дальше. Вращение, полученное турбинкой 4 от потока жидкости, передается через приводной валик 5 и передаточный механизм счетному механизму (не показаны). Обтекание жидкости тыльной стенки лопаток 17 существенного влияния не оказывает на сопротивление вращения турбинки 4 из-за ее гидродинамического профиля.The measured liquid from the pipeline transporting it (not shown) enters the cavity “a” of the diffuser pipe 10, and from there into the cavity “b” of the spiral supply 11. From the latter, it is directed through the channels “c” formed by the blades 13 into the cavity of the turbine 4 . When exiting the channels “c”, it encounters an obstacle in the form of the front walls “g” of the blades 17. The fluid flow collides with the walls of the blades 17. As a result, the fluid flow transfers part of its energy to the blades 17 and through them to the turbine 4. When this flow itself deviates from the front wall of the blades 17 and, while maintaining rotational movements, is sent to the cavity "g", and from there to the pipeline (not shown), transporting it further. The rotation obtained by the turbine 4 from the fluid flow is transmitted through the drive roller 5 and the transmission mechanism to the counting mechanism (not shown). The fluid flow around the back wall of the blades 17 does not significantly affect the rotation resistance of the turbine 4 due to its hydrodynamic profile.

Предлагаемый расходомер позволяет:The proposed flow meter allows you to:

- снизить погрешность показаний благодаря введению всех лопаток турбинки одновременно в работу, достигнутому вследствие применения в конструкции спирального подвода и кольцевой направляющей жидкости;- reduce the error of readings due to the introduction of all the blades of the turbine at the same time in the work achieved due to the use in the design of a spiral supply and an annular guide fluid;

- повысить пропускную способность благодаря равномерному распределению измеряемой жидкости по каналам направляющей и направлению выходящих из этих каналов потоков перпендикулярно к фронтальным стенкам лопаток, а также расположению последних на периферийном участке турбинки.- increase throughput due to the uniform distribution of the measured fluid along the channels of the guide and the direction of the outgoing flows from these channels perpendicular to the front walls of the blades, as well as the location of the latter on the peripheral section of the turbine.

Claims (1)

Турбинный расходомер, включающий корпус, турбинку, приводной валик, входной и выкидной патрубки, передаточный и счетный механизмы, отличающийся тем, что корпус снабжен входным диффузорным патрубком, переходящим в спиральный подвод, охватывающий кольцевую направляющую, снабженную лопатками, образующими наклонные каналы, турбинка выполнена в виде центробежного открытого колеса, ведущий диск которого имеет на периферии лопатки, обращенные фронтальными сторонами перпендикулярно к наклонным каналам направляющей, образующей вместе с крышками рабочую камеру, а тыльные стороны упомянутых лопаток имеют гидродинамический профиль, крышка со стороны ведущего диска турбинки снабжена полой цилиндрической консолью, в которой установлен приводной валик, соединяющий трубку со счетным механизмом через передаточный механизм.A turbine flowmeter comprising a housing, a turbine, a drive roller, an inlet and a discharge nozzle, a transfer and counting mechanisms, characterized in that the housing is equipped with an inlet diffuser nozzle turning into a spiral supply, covering an annular guide provided with blades forming inclined channels, the turbine is made in in the form of a centrifugal open wheel, the drive disk of which has blades on the periphery, facing the front sides perpendicular to the inclined channels of the guide, forming together with the roofs s working chamber, and the rear side of said vanes have a hydrodynamic profile, the part of the drive disk impeller cover is provided with a hollow cylindrical console, wherein the drive roller is mounted, connecting the tube to the counting mechanism via a transmission mechanism.

Images