RU31849U1 - Mass Flow Meter - Google Patents

Abstract

Массовый расходомер паровоздушной среды, содержащий корпус с измерительным каналом и расположенные в нем последовательно привод линейного перемещения, две прямолопостные турбинки, первая из которых установлена с возможностью вращения, а вторая заторможена посредством пружины, а также преобразователи числа оборотов и угла поворота турбинок, отличающийся тем что, привод линейного перемещения расположен перпендикулярно корпусу и выполнен в виде пустотелого цилиндра с возможностью механического фиксированного перестраивания, внутри корпуса привода линейного перемещения закреплена цилиндрическая пустотелая ось с сегментным вырезом, на которой последовательно установлены кольца с уплотнительным материалом, вторая турбинка, снабженная нажимным кулачком и первая турбинка, выполненная пустотелой с внутренней крыльчаткой, причем вторая турбинка установлена внутри пустотелого корпуса первой, преобразователь числа оборотов выполнен в виде опто-электронного датчика, а преобразователь угла поворота второй турбинки выполнен в виде волоконно-оптического датчика, содержащего световод, уложенный внутри цилиндрической трубки с сегментным вырезом, установленной эксцентрично внутри пустотелой оси привода линейного перемещения, при этом один конец световода соединен с передающим оптическим модулем, а другой с приемным оптическим модулем, который в свою очередь связан с блоком обработки и регистрации информации.A mass flow meter of a vapor-air medium, comprising a housing with a measuring channel and a linear displacement drive arranged in series therein, two straight-bladed turbines, the first of which is rotatably mounted, and the second is braked by means of a spring, as well as speed and rotation angle converters of the turbines, characterized in that , the linear displacement drive is located perpendicular to the housing and is made in the form of a hollow cylinder with the possibility of mechanical fixed rearrangement, inside to of the linear actuator of the linear displacement drive, a cylindrical hollow axis with a segment cutout is fixed, on which rings with sealing material are mounted in series, a second turbine equipped with a pressure cam and a first turbine made hollow with an internal impeller, the second turbine installed inside the hollow body of the first, the speed converter in the form of an opto-electronic sensor, and the angle transducer of the second turbine is made in the form of a fiber optic sensor, containing conductive fiber, packed inside a cylindrical tube with a segment cut, mounted eccentrically inside the hollow axis drive linear movement, wherein one end of the optical fiber connected to a transmitting optical module, and the other with a receiving optical module which is in turn connected to the processing unit and the registration information.

Description

МАССОВЫЙ РАСХОДОМЕР ПАРОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫMASS VALVE FLOW METER

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использоЕэна на рззш-гчных объеьпгзл нефтяной и газовой промышленности дяя измерения массового расхода паровозд шшых сред и жидкостейThe utility model relates to measuring technique and can be used on oil and gas industry for measuring the mass flow rate of steam engines of liquids and liquids.

Известны, мехэнкческие массовые туроорасходомеры /1/ в которых за1ф п-шзтп-ге потока производргтся прш юлопостной крылъчэлгкой, прнводьшон Е движение электродвигателем при этом измерение массового расхода возможно Kai.: при Бьшряъшении saicp ieиного потока Taic и ири самой потока. При въшрямлеини потока момент массового расхода измеряется неподвижной системой измерения силы или момента. Недостатком данных расходомеров .является повьппенные требованкз к постоянству еловой скорости крыльчаток, приводит к необходршости применения специапьного источшжа гп-гтания электродвтпате.ля стабилжзировэлной частоты Для измерения массового расхода пшроко применяются устройства, в которых крыльчатка совмещена с ротором электродвигателя, и по веш-рпше мощности ижг тока потребляемото статором, судят о массовом расходе. Недостатком данных расходомеров является использование экранированных элеиродвигателей, у которых в зазоре между статором и ротором устанавливается металлтгчесиш экран, герметшируюпщй обмотки статора от измеряемого потока.It is known that mechanical mass turbo-flow meters / 1 / in which a flow-through flow is carried out by an electric motor, while electric motion is possible while measuring the mass flow is possible Kai .: if the flow of the Taic flow and the flow are irrelevant. When the flow direction is upstream, the mass flow moment is measured by a fixed force or moment measuring system. The disadvantage of these flowmeters is that they are required to maintain the spruce speed of the impellers, which necessitates the use of a special source of power supply. For stable frequency, devices are used to measure the mass flow rate of the impeller, in which the impeller is combined with the rotor of the electric motor and current consumed by the stator, the mass flow rate is judged. The disadvantage of these flowmeters is the use of shielded electric motors, in which a metal screen is installed in the gap between the stator and the rotor, which seals the stator windings from the measured flow.

Нзлболее бш-пиш техш-иесьим решением, выбранным в качестве прототипа является массовой расходомер влаясното пара, содержащий корпус с измерительньа- кзлз.лом и расположенные в нем последовательно спиральньгй шнек две прямолопостные турбинкн первая из которых установлена с возможностью вращешы.. а вторая заторможена посредством пружины, а татсже преобразователи -шсла оборотов и утла поворота турбинок. пргием промежуточные витки спирального ягнека расположены свободно с возможностью Tipyroro перемещеш-LS, ОД1-Ш из тфайних витков шнека связэл с подвиясной частью привода линейного перемещения, а второй жеспсо закреплен в корщ-се /2/.One more solution, the technical solution chosen as a prototype is a steam and steam mass flow meter, comprising a housing with a metering unit and two spiral augers located in it in series, the first of which is installed with the possibility of rotation .. and the second is inhibited by springs, and also converters - the speed and angle of rotation of the turbines. the intermediate coils of the spiral lamb are freely positioned with Tipyroro moving LS, OD1-Ш from the tfai coils of the screw connected to the subwoofer part of the linear displacement drive, and the second rail is fixed in the box / 2 /.

Однако KOHCTpwniLi дзнкого устройстЕа не предус-матртшае.т работы при различных направлениях жвижеши шмержмьЕ сред. Нажние последовательно расположенных узлов делает устройство материалоемким н неуннфицнрованным для работы на различных диапазонах расхода. Расположение крыльчатки, нзмер.зющей }тол зжруткп непосредственно в потоке. прнЕоднт к увелт-р-тенигэ погрешносп нзмеренкя расхода за счет создания лобового сопротнЕления измеряемощ- noToir/ и возншсающкх при этом фяююгуациях. Кроме того электромзтшттные датчин съема сигнала создают дополнительно момент сопроп-гвления тахометргмесшо: преобразователей, что тжже влижет на погрешность измерекгЕЯ расхода.However, the KOHCTpwniLi of this device is not designed to work with different directions of live traffic. Pressing the nodes in series makes the device material-intensive and ununified for operation at various flow ranges. The location of the impeller, which is freezing} directly in the flow. prnEdnt to uvelt-r-tenige inaccurate measurement of flow rate due to the creation of frontal resistance of measurable power-up / and resulting in this fyuyuguatsiyu. In addition, the electrical signal pick-up sensors additionally create a tachometer moment of co-propagation: converters, which also impinges on the measurement error of the flow rate.

Техштчестсим ре-зулыато1 1 полезной модели является повьппение функциональных возможностей за счет использования ее в трубопроводах с различными направлениями движения измеряемых сред, а так же повышение точности замера за счет измерения тлавното момента колт-гчества движется измеряемых сред в устойчивой гидродинамической зоне и применения волоконнооптических дагчиков съема сигнала.A technical model of a useful model is to enhance the functionality by using it in pipelines with different directions of motion of the measured media, as well as improving the accuracy of measurement by measuring the fusion moment of the measured pressure in a stable hydrodynamic zone and the use of fiber optic pick-off sensors signal.

Указанный технгмесы-ш результат достигается: симмегричным расположением прмюлопостньЕс т}ф6инок относительно патрубков, при этом одна из турбинок выполнена п стотелой. а в ее вкзТренней полости, соосно расположены жестко встроенная крыльчатка и заторможекна:а пружиной турбишса, в выполнен боковой цнл шдричестжй отвод, расположенньп перпенд1{Бллярно noToiq/ ЭЛ-1ДКОСТИ, во внутренней полости бокового цилиндртиеского отвода вьшолнен сальникового уплотнешш, привод шшейного перемепгешш расположен перпендикулярно корпусу и выполнен в виде пустотелого цилиндрэ., при этом в д1-1а1.1етрэ.льно-протавоположных пшшгах, расположенных на боком отводе, выполнены дискретные фиксаторы, а ось преобразователей жеспсо за1феплена в дн1-ппе пустотелого цилиндра, ось преобразователей выполнена плстотелой с сегментным вырезом, и уложенным световодом при этомThe indicated technical mix-w the result is achieved: by the symmetric arrangement of the straightforward t} f6 fin relative to the nozzles, while one of the turbines is made hollow. and in its third cavity, a rigidly built impeller and coaxially located are coaxially arranged: and with a spring, a turbisha, in which a lateral cylinder is made with a retracted shaft, located perpend1 {Blindly noToiq / EL-1 ДОСОТЫ, in the inner cavity of the lateral cylinder branch there is a reddish shaft seal the casing is made in the form of a hollow cylinder., while in the d1-1a1.1etreally opposite pshshhah located on the lateral branch, discrete clamps are made, and the axis of the transducers captivity in the dn1-np of the hollow cylinder, the axis of the transducers is made of hollow with a segment cut, and a laid optical fiber

ее одаш рсонец жестко закреплен к корщсу с внешней стороны, на заторможенной турбишсе, Еьшолнен на;;Е1&шон icvлачок, а цилиндрическая трубка со световодом расположена эксцентрш-шо относительно оси ттреобразователей, при этом световод неподвижно закреплен внутри канала посредством терметячного материала (за исключением участка воадействиА нажимисто кулачка), на корщсе устэноЕлен оптоэлектронкып датчкк частоты вращения прямолотюстной турбинигits bottom part is rigidly fixed to the korsch from the outside, on the braked turbine, is closed on ;; Е1 & шон icvlok, and the cylindrical tube with the light guide is eccentric relative to the axis of the transducers, while the light guide is fixed inside the channel by means of a thermo-material (except for handy cam), on the box installed optoelectronic sensors of the speed of straight-thrust turbine

Сутцность полезной модели заключается в том, что конструкция позволяет использовать массовый расходомер при разлггчиьтх направлениях потока измеряемой среды, при этом создается устойчивость гидродинамической зоны заБфученното потока и имеется возможность оперативного перестроения на различные диапазоны измерений при герметичном вводе преобразователей в кортгн с расходомера, по.яЕляется возможность точно измерять утол поворота турбиш;и - функция массовото расходаThe essence of the utility model lies in the fact that the design allows the use of a mass flowmeter for different directions of the flow of the measured medium, which creates the stability of the hydrodynamic zone behind the flow of the stream and there is the possibility of rapid adjustment to different measurement ranges when the transducers are sealed in the input from the flowmeter, it becomes possible accurately measure the turning angle of turbines; and - mass flow function

Предлагаемое техитргеское решение яЕЛяется новьЕг, поскольку из общедоступных сведений не известны массовые расходомеры в которых в кортпте вьшолнен боковой цилиндрт-иескго отвод, одг-ш из преобразователей вьтполнен пустотелым, закручивание потока производится крыльчаткой, встроенной в п /стотелый преобразователь, при этом привод жтиейного перемещения преобразователей механический, фиксируемый, а съем сигналов осуществляется оптоэлектроиным и волоконно-ошичесь:11ми датчиками.The proposed technical solution is new, because mass flow meters are not known from publicly available information in which the lateral cylinder-inlet is completed in the cortex, one of the transducers is hollow, the flow is twisted by an impeller built into the half-transformer, while the drive moves the converters are mechanical, fixed, and the signals are picked up by optoelectronic and fiber-optic sensors: 11 sensors.

Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с с}тдественньтми отличительными признжами в заявляемом техническом решении и признать заявляемое ретпение соответствуютцШуТ тфнтертж) « изобретательский уровень .An analysis of the known technical solutions in the studied area allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the distinctive distinctive features in the claimed technical solution and to recognize the claimed patience correspond to inventive step "inventive step."

На фж. изображено предлатаемое устройство массового расходомера. стройство содержит тщлиндркческий корпус 1 с боковым отводом 2 и двумя патрубками подвода и отвода измеряемы -; сред 3. 4. Боковой отвод 2 цгшиндрической формы расположен перпенднк}-лярно оси дклиндрического корпуса 1In FZ depicts a proposed mass flowmeter device. the structure contains a caulindrum housing 1 with a lateral branch 2 and two branch pipes of the inlet and outlet measured -; Wednesday 3. 4. The lateral branch 2 zshshindricheskoy form is located perpendicular} -alignally to the axis of the cylindrical housing 1

при этом во внутренней полости бокового цилиндрического отвода Еьшоянен узел сальникового ушюгнения в виде колеи с резьбой 5. б и уплотнительного материала 7 ыежд) шши,at the same time, in the inner cavity of the lateral cylindrical outlet, the stuffing box assembly in the form of a gauge with a thread of 5. b and of sealing material 7 is installed,

В Kopnvce i перпендикулярно потоку жищсости на оси 8 расположена пря молопостная турбинка 9. Во внутренней полости зтрзмолопостной турбинки 9 соосно, при помопщ подшшшккоЕ 10. 1 i уст-ановдены с одной стороны - жестко Естроекная во BH TpeHiiiom полость турбишси 9 крыльчатка 12, являющаяся основанием для установки на оси S турбннки 9 и предназнаненная для придания потоку дополнительното вращательното движения, а с другой - турбинка 13, заторможенная посредством жестко посаженной на оси S пружины 14.In Kopnvce i, perpendicular to the livelihood flow, a straight-mounted impeller 9 is located on axis 8. In the inner cavity of the cavity-impeller 9, it is coaxial, with the help of the underfloor 10. 1 i is mounted on one side — the rigidly uniformed turbine cavity in the BH TpeHiiiom 9 is the impeller 12 for installation on the S axis of the turbocharger 9 and designed to give the flow additional rotational movement, and on the other, the turbine 13, braked by means of a spring 14 rigidly mounted on the S axis.

Ось S вьшолнены пустотелой, визтри расположена цилиндрическая трубка 16 с уложенным световодом 16, при этом в оси 8 и цилиндрической трубке 15 выполнены сетментные вырезы 17 и 18 соо-тветственно. Одирг конец цилиндрической 15 жестко закреплен в корпусе 1 при помощи герметичного соединения 19.The S axis is filled with a hollow core, a cylindrical tube 16 with a laid optical fiber 16 is located in the vister, while in the axis 8 and a cylindrical tube 15, mesh cutouts 17 and 18 are made, respectively. Odirg the end of the cylindrical 15 is rigidly fixed in the housing 1 using a tight connection 19.

Лш1ейное перемещение и фиксалття прямолопостной т рбинЕЖ 9 и заторможенной турбинки 13 достигаются посредством пустотелого цилиндра 20 с пшицевым соединением с корпусом 1. в диаметрально противоположных шлицах 2L расположенных на боковом отводе 2 вьшолнены дискрет-ные фиксаторы 22, при этом в пустотелом цршиндре 20 вьшолнены подпружиненные шарики 23, а ось 8 жестко закреплена в дш-пде пустотелого цилиндра 20.Extra movement and fixation of the straight-line pipe 9 and the braked turbine 13 are achieved by means of a hollow cylinder 20 with a spigot connection to the housing 1. In diametrically opposed slots 2L located on the lateral branch 2, discrete clamps 22 are made, while in the hollow, the hollow holes are 20 23, and the axis 8 is rigidly fixed in the dsh-pda of the hollow cylinder 20.

На стушще заторможенной турбинки 13 выполнен нажимной кулэяок 24, прп этом цилиндрическая трубка 15 со свбетоводом 16 расположена эксцентрично относительно оси 8. а световод 16 неподаижио закреплен цилиндрической трубки 15 посредством герметичного материала 25 (за исключением -частка воздействия нажимного кулачка 24).On the top of the braked turbine 13, a pressure coulie 24 is made, for example, the cylindrical tube 15 with the lead 16 is eccentrically relative to the axis 8. and the optical fiber 16 is fixed to the cylindrical tube 15 by means of a sealed material 25 (except for the part of the action of the pressure cam 24).

Ш-1Я прямолопостной тлфбншш 9 состоит из источника 1-13Лзрения 26 и фотоприеьшого устройстЕа 27, сопряженных соответстЕенно с блокэьп запуска н обработки информации (не показаны), при этом световой поток от источника излучения 25 проходит по торцевой светоотражающей поверхности лопастей lypбтетрсиУ.Ш-1Я straight-line tlfbnshsh 9 consists of a source 1-13Lzreniya 26 and a photo-receiving device 27, coupled respectively with a block for starting and processing information (not shown), while the light flux from the radiation source 25 passes along the end reflective surface of the blades of the Lytbettersy.

Болоконно-опт1ггес-кий датчане зтлл поворота т фбинки 13 состоит нз световода 16, уложенного Е канале 15, при этом один конец световода 16 соединен с передятопгиы оптргчесЕим модулем (не показан), а второй - с приемным оптическим модзлем, который в свовз очередь связан с блоком обработки и регист-рацин информащш (ке показаны).The fiber-optic Danish fan of rotation t of the nozzle 13 consists of an optical fiber 16 laid on the E channel 15, while one end of the optical fiber 16 is connected to the optical transmission module (not shown), and the second to the receiving optical module, which is connected in turn with processing unit and register-racine information (ke shown).

Устройство работает след 1сщим образомThe device works trace 1

При наличии потока измеряемой среды происходит вращение прямолопостной турбьшки 9. частота вращешгя которой пропорциональна объемномл pacxoziy, при этом отптгчесташ сигнал от источнтгка изллгчения 25 поступает на торцевл-то светоотражаютшю поверхность яопаток т фбинки 9, вращение которой вызывает модз лядию отраженного оптического сигнала, за счет прерывания отраженного светового потока. Модулированный отраженный сигнал регистрируется фотоприемным устройством 27 и поступает в блок обработки информации (не показан При врашсню прямолопостной турбишси 9 в ее внутренней полости происходит закрутка потока жестко закрепленной крыльчаткой 1 2 Закрученный таиог образом поток воздействует на внутреннюю заторможенн то турбннку 13. поворачивая ее относительно оси 8 на угол, пропорциональный MaccoEOTvrv расходу/ измеряемой среды, нажимной кулзчок 24 воздействует на световод 16, создавая на нем микроизтиб, при этом Лменьщается мопшостъ светового потока, проходжцего по световоду 16, регистрируемая блоком обработки тшформации (не покззан(. Работа датчика угла поворота турбинки 13 основана на зависимости мощности 11зл чения света, проходящего по световод} 16. от изгиба световода, создаваемого нажимным кулачком 24 при вращении турбинки 13 вокруг оси 8 П /.In the presence of a flow of the measured medium, the rectilinear turbine 9 rotates. The frequency of rotation is proportional to the volume of pacxoziy, and then the signal from the source of radiation 25 is transmitted to the end-reflecting surface of the blades of the turbine 9, the rotation of which causes the modulation of the reflected optical signal, reflected light flux. The modulated reflected signal is recorded by the photodetector 27 and enters the information processing unit (not shown). With straight-line turbine 9, flow swirls in its internal cavity. at an angle proportional to MaccoEOTvrv flow / medium, the pressure puller 24 acts on the optical fiber 16, creating a microbear on it, while the light decreases the flow of light passing through the fiber 16 recorded by the processing unit (not shown (. The operation of the angle sensor of the turbine 13 is based on the dependence of the radiation power 11 of the light passing through the fiber} 16. on the bend of the fiber created by the pressure cam 24 when the turbine 13 rotates around axis 8 P /.

при работе на других диапазонах расхода необходимо изменить соотношение объемоЕ рабочей камеры корпуса 1 и прямолопостной турбишш 9. Это достжаехс : тгутсм лпнейзтого фиксированного перемещения: турбинок 9. 13 посредством пустотелого циляндрз 20, при этом т}рбишси 9, 13 входлг (Еыходгт) во внутрентаою полость бокового отвода 2. 1 КремлеЕстош ПИ. Расходомеры и счетчики количества.-Л.: Машино Г; О rv -- ; when working on other flow ranges, it is necessary to change the ratio of the volume of the working chamber of the housing 1 and the straight-line turbine 9. This is additional: fixed speed displacement: turbines 9. 13 by means of hollow cylinders 20, and t} 9, 13 input (Exit) in the interior cavity lateral branch 2. 1 KremlinEstosh PI. Flowmeters and counters of quantity.-L .: Machine G; About rv -;

CiuOciilie, ivoy- uur.Ciu Ociilie, ivoy-uur.

2.АЕТорское свидетельство СССР №l05i377, кл. GO F 1/00, 1993 т. Бюя.2. AETOR certificate of the USSR No. l05i377, cl. GO F 1/00, 1993 T. Buoy.

j s4U-npOIOTlTn.j s4U-npOIOTlTn.

3.Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики. Л : Эиергоэтомиздаг, 1УУl-2;5u с.3. Okosi T. et al. Fiber optic sensors. L: Eiergoetomizdag, 1Ul-2; 5u s.

.THiepaiypa .THiepaiypa

уat

ХудьтнииС.В. Молчалов О.В Навмятултот А.З. Дгдитриев С.В.Khudtnii S.V. Molchalov O.V. Navmyatultot A.Z. Dgditriev S.V.

Claims (1)

Массовый расходомер паровоздушной среды, содержащий корпус с измерительным каналом и расположенные в нем последовательно привод линейного перемещения, две прямолопостные турбинки, первая из которых установлена с возможностью вращения, а вторая заторможена посредством пружины, а также преобразователи числа оборотов и угла поворота турбинок, отличающийся тем что, привод линейного перемещения расположен перпендикулярно корпусу и выполнен в виде пустотелого цилиндра с возможностью механического фиксированного перестраивания, внутри корпуса привода линейного перемещения закреплена цилиндрическая пустотелая ось с сегментным вырезом, на которой последовательно установлены кольца с уплотнительным материалом, вторая турбинка, снабженная нажимным кулачком и первая турбинка, выполненная пустотелой с внутренней крыльчаткой, причем вторая турбинка установлена внутри пустотелого корпуса первой, преобразователь числа оборотов выполнен в виде опто-электронного датчика, а преобразователь угла поворота второй турбинки выполнен в виде волоконно-оптического датчика, содержащего световод, уложенный внутри цилиндрической трубки с сегментным вырезом, установленной эксцентрично внутри пустотелой оси привода линейного перемещения, при этом один конец световода соединен с передающим оптическим модулем, а другой с приемным оптическим модулем, который в свою очередь связан с блоком обработки и регистрации информации.A mass flow meter of a vapor-air medium, comprising a housing with a measuring channel and a linear displacement drive arranged in series therein, two straight-bladed turbines, the first of which is rotatably mounted, and the second is braked by means of a spring, as well as speed and rotation angle converters of the turbines, characterized in that , the linear displacement drive is located perpendicular to the housing and is made in the form of a hollow cylinder with the possibility of mechanical fixed rearrangement, inside to of the linear actuator of the linear displacement drive, a cylindrical hollow axis with a segment cutout is fixed, on which rings with sealing material are mounted in series, a second turbine equipped with a pressure cam and a first turbine made hollow with an internal impeller, the second turbine installed inside the hollow body of the first, the speed converter in the form of an optoelectronic sensor, and the angle transducer of the second turbine is made in the form of a fiber optic sensor, containing conductive fiber, packed inside a cylindrical tube with a segment cut, mounted eccentrically inside the hollow axis drive linear movement, wherein one end of the optical fiber connected to a transmitting optical module, and the other with a receiving optical module which is in turn connected to the processing unit and the registration information.