RU2337319C1 - Tangential turbine flow meter - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention can be applied in flow metering in closed delivery pipelines, e.g. in piston pump pipes. Flow meter includes body with metering chamber and tangential meter run mounted inside it on an axis in bearing assembly, and frequency signal detection unit. Body inlet and outlet are tangential against metering chamber and meter run, and together with the metering chamber they form two channels around meter run for alternate-direction flow to maintain meter run rotation in a single direction.

EFFECT: increased measurement precision in direct and reverse flow, simplified signal detection unit.

1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения расхода жидкостей и газов в напорных трубопроводах, например переменно-направленных расходов в трубопроводах поршневых насосов.The invention relates to measuring equipment and is intended to measure the flow of liquids and gases in pressure pipelines, for example, alternating flows in pipelines of reciprocating pumps.

Известны однострунные счетчики количества жидкости, содержащие крыльчатку, которая установлена на осях в вихревой камере корпуса с входным и выходным каналами, расположенными на одном уровне, тангенциально к вихревой камере под углом друг к другу или соосно (Киясбейли А.Ш., Лифшиц Л.М. Первичные преобразователи систем измерения расхода и количества жидкостей. М: Энергия, 1980, с.14, рис.12, с.41, рис.32, 33).Single-line liquid quantity counters are known that contain an impeller that is mounted on the axes in the vortex chamber of the housing with the input and output channels located at the same level, tangentially to the vortex chamber at an angle to each other or coaxially (A. Kiyasbeyli, L. Lifshits Primary converters of systems for measuring the flow rate and amount of liquids. M: Energy, 1980, p. 14, fig. 12, p. 41, fig. 32, 33).

Известен также турбинно-тангенциальный расходомер, содержащий цилиндрическую камеру с входным и выходным тангенциальными каналами, тангенциальную турбинку, установленную на подшипниковых опорах соосно камере, турбулизаторы потока, расположенные на торцовых стенках камеры, узел съема сигнала (а.с. СССР №1015251, G01F 01/06, 1983).Also known is a turbine-tangential flow meter containing a cylindrical chamber with inlet and outlet tangential channels, a tangential turbine mounted on bearing bearings coaxially to the chamber, flow turbulators located on the end walls of the chamber, a signal pick-up unit (AS USSR No. 1015251, G01F 01 / 06, 1983).

Недостатками этих приборов является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях крыльчатка изменяет направление вращения, что усложняет конструкцию узла съема сигнала, а также сравнительно невысокий диапазон измерения расходов вследствие низкой чувствительности на малых расходах и повышенные потери напора на больших расходах.The disadvantages of these devices are that when the fluid moves in the forward and reverse directions, the impeller changes the direction of rotation, which complicates the design of the signal pickup unit, as well as the relatively low flow measurement range due to low sensitivity at low flow rates and increased pressure loss at high flow rates.

Известен датчик расхода топлива, содержащий корпус с цилиндрической камерой, тангенциальным входным каналом и выходным каналом, расположенным в торце рабочей камеры, чувствительный элемент в виде прямолопастной турбинки с расположенным соосно с ней кольцом, примыкающим к ступице турбинки (а.с. СССР №1151823, G01F 1/06, 1985 г.).A known fuel consumption sensor comprising a housing with a cylindrical chamber, a tangential inlet channel and an output channel located at the end of the working chamber, a sensing element in the form of a rectilinear turbine with a ring located coaxially with it, adjacent to the hub of the turbine (AS USSR No. 1151823, G01F 1/06, 1985).

Известна также конструкция тангенциального тахометрического расходомера, содержащего размещенную в корпусе измерительную камеру с тангенциальным входом и аксиальным выходом на одной из торцовых поверхностей камеры, турбинку, установленную в измерительной камере на оси и преобразователь числа оборотов турбинки (а.с. СССР №1368639, G01F 1/08, 1988 г.).Also known is the design of a tangential tachometric flow meter containing a measuring chamber located in the housing with a tangential inlet and an axial output on one of the chamber end surfaces, a turbine mounted on the axis of the measuring chamber and a turbine speed converter (AS USSR No. 1368639, G01F 1 / 08, 1988).

Недостатком таких расходомеров является то, что число оборотов турбинки при движении среды в прямом направлении через тангенциальный вход и в противоположном направлении со стороны аксиального канала будет различным при одном и том же расходе. Это усложняет конструкцию узла съема сигнала. Кроме того, при движении среды со стороны аксиального канала потери напора будут увеличиваться.The disadvantage of such flowmeters is that the number of revolutions of the turbine when the medium moves in the forward direction through the tangential inlet and in the opposite direction from the axial channel will be different at the same flow rate. This complicates the design of the signal pickup assembly. In addition, when the medium moves from the side of the axial channel, the pressure loss will increase.

Известен одноструйный счетчик количества текучей среды (варианты) (патент России №2156442, класс G01F 1/08, БИ №26, 20.09.2000 г.). Счетчик содержит корпус с впускным и выпускным каналами и камерой (кассетой), в котором расположена тангенциальная крыльчатка. Во входном окне камеры размещен струенаправляющий аппарат в виде жалюзийной решетки. Пластины решетки ориентированы длинными сторонами параллельно оси вращения крыльчатки, установлены под разными углами атаки и образуют пакет щелевых конфузоров, углы схождения которых имеют общую вершину, расположенную в пределах радиуса крыльчатки на геометрической линии, параллельной оси ее вращения. При соосных диаметральных впускном и выпускном каналах жалюзийная решетка выполнена экранирующей поперечное сечение входного окна камеры и проходной, если патрубки расположены тангенциально.Known single-jet counter of the amount of fluid (options) (Russian patent No. 2156442, class G01F 1/08, BI No. 26, 09/20/2000). The counter contains a housing with inlet and outlet channels and a chamber (cassette), in which the tangential impeller is located. In the input window of the camera there is a directing device in the form of a louvre grille. The lattice plates are oriented with long sides parallel to the axis of rotation of the impeller, installed at different angles of attack and form a package of slot confusers, the convergence angles of which have a common vertex located within the radius of the impeller on a geometric line parallel to the axis of rotation. With coaxial diametrical inlet and outlet channels, the louvre grille is made to shield the cross section of the chamber entrance window and the passage, if the nozzles are located tangentially.

Такие счетчики обладают улучшенными метрологическими характеристиками при измерении потоков в прямом направлении.Such meters have improved metrological characteristics when measuring flows in the forward direction.

Недостатком этих счетчиков является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях число оборотов крыльчатки будет разным, а крыльчатка будет менять направление вращения, что приводит к ухудшению метрологических характеристик и усложнению узла съема сигнала.The disadvantage of these counters is that when the liquid moves in the forward and reverse directions, the number of revolutions of the impeller will be different, and the impeller will change the direction of rotation, which leads to a deterioration in metrological characteristics and complication of the signal pickup unit.

Известен датчик расхода (а.с. RU №2184939, кл. G01F 1/05, 2001), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, кольцевое тело с лопастями, а также узел съема сигнала, в котором входной патрубок корпуса выполнен тангенциальным, или корпус выполнен с идентичными входным и выходным тангенциальными патрубками, которые одинаково расположены относительно корпуса.A known flow sensor (AS RU No. 2184939, class G01F 1/05, 2001) comprising a housing with inlet and outlet nozzles, an annular body with blades, and a signal pick-up unit, in which the housing inlet is made tangential, or the housing is made with identical inlet and outlet tangential nozzles, which are equally located relative to the housing.

Известен также расходомер жидких сред (а.с. RU №2079811, кл. G01F 1/10, 1997), содержащий корпус с рабочей полостью, в которой установлен чувствительный элемент в виде крыльчатки, входное и выходное калиброванные отверстия, связанные с этой полостью, а также узел съема сигнала, в котором входное и выходное отверстия образуют совместно с рабочей полостью охватывающий крыльчатку канал и могут быть выполнены перпендикулярно к оси крыльчатки.A liquid flow meter is also known (as RU No. 2079811, class G01F 1/10, 1997), comprising a housing with a working cavity in which a sensing element in the form of an impeller is installed, calibrated inlet and outlet openings associated with this cavity, as well as a signal pickup unit, in which the inlet and outlet openings form, together with the working cavity, a channel covering the impeller and can be made perpendicular to the axis of the impeller.

Недостатком этих приборов является то, что при движении жидкости в прямом и обратном направлениях крыльчатка изменяет направление вращения. Это усложняет узел съема сигнала и ухудшает метрологические характеристики приборов.The disadvantage of these devices is that when the fluid moves in the forward and reverse directions, the impeller changes the direction of rotation. This complicates the signal pickup unit and degrades the metrological characteristics of the devices.

Последние расходомеры имеют наибольшее число существенных признаков с предлагаемым и поэтому выбраны в качестве прототипов.Recent flowmeters have the largest number of essential features with the proposed and therefore selected as prototypes.

В основу предлагаемого изобретения положена задача расширения диапазона и точности измерения расхода, а также количества жидкости, протекающей как в прямом, так и в обратном направлениях в результате обеспечения вращения крыльчатки только в одном направлении независимо от направления движения потока.The basis of the present invention is the task of expanding the range and accuracy of flow measurement, as well as the amount of fluid flowing in both forward and reverse directions as a result of ensuring the rotation of the impeller in only one direction, regardless of the direction of flow.

Поставленная задача решается тем, что входное и выходное отверстия расположены тангенциально по отношению к измерительной камере и турбинке и образуют совместно с измерительной камерой два охватывающих турбинку канала.The problem is solved in that the inlet and outlet openings are located tangentially with respect to the measuring chamber and the impeller and, together with the measuring chamber, form two channels covering the impeller.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения расхода и количества жидкости, протекающей как в прямом, так и в обратном направлениях (например, в трубопроводах поршневых насосов), упрощение конструкции узла съема сигнала, возможность определения таких параметров поршневых (дозировочных) насосов, как теоретическая и действительная подача, коэффициент подачи, а также возможность определения перетечек во впускном и выпускном клапанах.The technical result from the use of the invention is to increase the accuracy of measuring the flow rate and amount of fluid flowing in both forward and reverse directions (for example, in the pipelines of reciprocating pumps), simplifying the design of the signal pickup unit, and the ability to determine such parameters of reciprocating (metering) pumps as theoretical and actual flow rate, flow rate, as well as the ability to determine leakages in the inlet and outlet valves.

Это достигается тем, что в тангенциальном турбинном расходомере, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями и измерительной камерой с расположенной в ней тангенциальной турбинкой, входное и выходное отверстия выполнены тангенциально по отношению к измерительной камере и турбинке и образуют совместно с измерительной камерой два противоположно направленных канала для движения переменно-направленного потока с обеспечением вращения турбинки только в одном направлении.This is achieved by the fact that in a tangential turbine flow meter containing a housing with inlet and outlet openings and a measuring chamber with a tangential turbine located therein, the inlet and outlet openings are tangential to the measuring chamber and the turbine and form two oppositely directed channels together with the measuring chamber for the movement of an alternating flow with the rotation of the turbine in only one direction.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид тангенциального турбинного расходомера.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the tangential turbine flow meter.

Предлагаемый тангенциальный турбинный расходомер содержит корпус 1 с входным 4 и выходным 5 отверстиями, измерительной камерой 2, в которой на подшипниковых опорах соосно камере с возможностью осевого перемещения и вращения установлена тангенциальная турбинка 3, узел съема сигнала 6.The proposed tangential turbine flow meter comprises a housing 1 with an inlet 4 and an outlet 5, a measuring chamber 2, in which a tangential turbine 3, a signal pick-up unit 6, are mounted on the bearing supports coaxially to the chamber with the possibility of axial movement and rotation.

Тангенциальный турбинный расходомер работает следующим образом: жидкость, двигаясь в прямом направлении, через отверстие 4, попадая в измерительную камеру 2, проходит через в канал А, воздействует на турбинку 3, приводя ее к вращению, и выходит через тангенциальное отверстие 5, а двигаясь в обратном направлении, через тангенциальное отверстие 5, попадая в измерительную камеру 2, проходит через канал Б, воздействует на турбинку 3 с противоположной стороны, приводя ее во вращение, и выходит через отверстие 4. Узел съема сигнала 6 преобразует вращение турбинки в пропорциональный сигнал. При этом турбинка вращается только в одном направлении независимо от направления движения потока.The tangential turbine flowmeter works as follows: the liquid moving in the forward direction through the hole 4, entering the measuring chamber 2, passes through the channel A, acts on the turbine 3, leading it to rotate, and leaves through the tangential hole 5, and moving to in the opposite direction, through the tangential hole 5, falling into the measuring chamber 2, passes through channel B, acts on the turbine 3 from the opposite side, bringing it into rotation, and exits through the hole 4. The signal pick-up unit 6 converts turbine into a proportional signal. In this case, the turbine rotates in only one direction, regardless of the direction of flow.

Это значительно упрощает конструкцию узла съема сигнала и повышает точность измерения расхода и количества жидкости (в частности) переменно-направленных потоков.This greatly simplifies the design of the signal pick-up unit and improves the accuracy of measuring the flow rate and amount of liquid (in particular) alternating flows.

Claims (1)

Тангенциальный турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительной камерой, входным и выходным отверстиями, тангенциальную турбинку, установленную на подшипниковых опорах соосно камере, и узел съема сигнала, отличающийся тем, что входное и выходное отверстия выполнены тангенциально по отношению к турбинке и измерительной камере и образуют совместно с измерительной камерой два охватывающих турбинку канала для движения переменно-направленного потока с обеспечением вращения турбинки только в одном направлении.A tangential turbine flowmeter comprising a housing with a measuring chamber, inlet and outlet openings, a tangential turbine mounted on bearing bearings coaxially to the chamber, and a signal pick-up unit, characterized in that the inlet and outlet openings are made tangentially with respect to the turbine and the measuring chamber and form together with a measuring chamber, two channels covering the turbine for the movement of an alternating flow with the rotation of the turbine in only one direction.