RU2082102C1

RU2082102C1 - Turbine flow rate converter

Info

Publication number: RU2082102C1
Application number: RU94037482/28A
Authority: RU
Inventors: Петр Федорович Коротков; Ua]; Михаил Федорович Коротков; Елена Александровна Зайцева; Вячеслав Владимирович Дутчак; В чеслав Владимирович Дутчак
Original assignee: Петр Федорович Коротков; Михаил Федорович Коротков; Елена Александровна Зайцева; Вячеслав Владимирович Дутчак
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94037482A

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is meant for measurement of flow rate of liquids and gases in closed pressure piping. Given turbine flow rate converter has case 1 with cylindrical flow chamber 2, nozzle 3 with holes 4 and 5 with transient surface between them in the form of hemisphere 6, flow conduit 7, small turbine 8 with blades 11, fairing having hemispherical surface 9 passing to cylindrical one 10, stabilizing ring 12, magnets 13, signal pickoff unit 14 and limiter 15. EFFECT: improved authenticity of measurement by proposed turbine flow rate converter. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения расхода жидкостей и газов в закрытых напорных трубопроводах. The invention relates to measuring equipment and is intended for measuring the flow of liquids and gases in closed pressure pipelines.

Известен турбинный водосчетчик, содержащий корпус с узлом съема сигнала и измерительным каналом, внутри которого размещены лопастный струевыпрямитель с обтекателем, турбинка, расположенная в подшипниковых опорах и завихритель в виде лопастей, установленных между лопастями струевыпрямителя (1). A turbine water meter is known, comprising a housing with a signal pickup unit and a measuring channel, inside of which there is a bladed jet straightener with a cowl, a turbine located in bearing bearings and a swirler in the form of blades mounted between the blades of the straightener (1).

Основной недостаток данного водосчетчика изнашивание опор, что снижает верхний предел измерения и вынуждает ограничивать время работы на больших расходах, а также снижает точность измерения в результате износа опор. The main disadvantage of this water meter is the wear of the supports, which reduces the upper limit of measurement and forces to limit the operating time at high costs, and also reduces the accuracy of the measurement as a result of wear of the supports.

Известен шариковый роторный расходомер с гидравлически взвешенным ротором в виде шара со сквозным диаметральным отверстием (2). Шар помещается в корпусе, проточная часть которого выполнена в виде цилиндрического канала, в передней части которого установлено сопло, а на выходе ограничитель. Known ball rotary flowmeter with a hydraulically weighted rotor in the form of a ball with a through diameter hole (2). The ball is placed in the housing, the flowing part of which is made in the form of a cylindrical channel, in the front of which a nozzle is installed, and at the outlet a limiter.

Недостатком этого устройства является малый диапазон измерения. The disadvantage of this device is the small measuring range.

Наиболее близким аналогом изобретения является турбинный датчик расхода, содержащий корпус с узлом съема сигнала и цилиндрическую проточную камеру, внутри которой последовательно расположены сопло, гидродинамически уравновешенная турбинка и кормовой струевыпрямитель (3). The closest analogue of the invention is a turbine flow sensor, comprising a housing with a signal pickup unit and a cylindrical flow chamber, inside which a nozzle, a hydrodynamically balanced turbine and aft flow straightener are sequentially located (3).

Недостатком известного устройства является то, что для создания крутящего момента на малых расходах диаметр турбинки должен превышать диаметр трубопровода более чем в три раза, что ведет к увеличению габаритных размеров, увеличению металлоемкости и, следовательно, удорожанию устройства. С другой стороны, наличие глухой стенки в диске и экрана перед выходным патрубком увеличивает гидравлическое сопротивление датчика, что при увеличении расхода жидкости ведет к увеличению потери давления на нем. Это ограничивает верхний диапазон расхода. A disadvantage of the known device is that in order to create torque at low flow rates, the diameter of the turbine must exceed the diameter of the pipeline by more than three times, which leads to an increase in overall dimensions, an increase in metal consumption and, consequently, an increase in the cost of the device. On the other hand, the presence of a blank wall in the disk and the screen in front of the outlet pipe increases the hydraulic resistance of the sensor, which, with an increase in fluid flow, leads to an increase in pressure loss on it. This limits the upper flow range.

Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона измерения, уменьшение гидравлических потерь, габаритных размеров. The technical result from the use of the invention is to expand the measuring range, reducing hydraulic losses, overall dimensions.

Это достигается тем, что канал сопла выполнен в виде цилиндрического отверстия, диаметр которого со стороны входа измеряемой среды меньше, чем со стороны выхода, а переход от меньшего диаметра к большему выполнен в виде полусферы, сопло установлено таким образом, что между корпусом и соплом имеется проточный канал, поверхность обтекателя турбинки со стороны входа измеряемой среды выполнена в виде полусферы, переходящей в цилиндр меньшего диаметра, на котором расположены лопасти турбинки. Кроме того, на лопасти турбинки надето стабилизирующее кольцо. This is achieved by the fact that the nozzle channel is made in the form of a cylindrical hole, the diameter of which is smaller on the input side of the medium than on the output side, and the transition from the smaller to the larger diameter is made in the form of a hemisphere, the nozzle is installed in such a way that between the body and the nozzle there is the flow channel, the surface of the turbine fairing from the input side of the measured medium is made in the form of a hemisphere, passing into a cylinder of smaller diameter, on which the turbine blades are located. In addition, a stabilizing ring is worn on the turbine blades.

Наличие проточного канала между соплом и корпусом снижает гидравлическое сопротивление турбинного преобразователя расхода и, следовательно, потери давления на нем при увеличении расхода измеряемой среды. Это позволяет увеличить верхний предел измерения. При этом поток измеряемой среды, проходящий через проточный канал, попадает на лопасти турбинки в области установки стабилизирующего кольца, что делает вращение турбинки на малых расходах более устойчивым. The presence of a flow channel between the nozzle and the housing reduces the hydraulic resistance of the turbine flow transducer and, consequently, the pressure loss on it with increasing flow rate of the medium being measured. This allows you to increase the upper limit of measurement. In this case, the flow of the measured medium passing through the flow channel enters the blades of the turbine in the region where the stabilizing ring is installed, which makes the rotation of the turbine at lower flow rates more stable.

Выполнение канала сопла в виде цилиндрических отверстий разного диаметра, сопряженных полусферической поверхностью, в сочетании с полусферической поверхность обтекателя турбинки позволяет сформировать сужение струи потока и, следовательно, увеличение скорости измеряемой среды, что увеличивает динамический напор среды на лопасти турбинки. Это позволяет уменьшить поверхность лопастей турбинки за счет уменьшения диаметра при сохранении чувствительности на малых расходах, что уменьшает габаритные размеры устройства. The execution of the nozzle channel in the form of cylindrical holes of different diameters, conjugated by a hemispherical surface, in combination with a hemispherical surface of the turbine fairing, allows a narrowing of the jet stream and, consequently, an increase in the velocity of the measured medium, which increases the dynamic pressure of the medium on the turbine blades. This allows you to reduce the surface of the blades of the turbine by reducing the diameter while maintaining sensitivity at low costs, which reduces the overall dimensions of the device.

На фигуре представлен общий вид турбинного преобразователя расхода. The figure shows a General view of a turbine flow transducer.

Турбинный преобразователь расхода состоит из корпуса 1 с цилиндрической проточной камерой 2, в которой расположено сопло 3, имеющее со стороны впуска измеряемой среды осевое цилиндрическое отверстие 4 меньшего диаметра, а со стороны выпуска цилиндрическое отверстие 5 большего диаметра, при этом переходная поверхность между ними выполнена в виде полусферы 6. Между корпусом 1 и соплом 3 имеется проточный канал 7. За соплом 3 расположена турбинка 8. Обтекатель турбинки имеет полусферическую поверхность 9, переходящую в цилиндрическую поверхность 10 меньшего диаметра, на которой расположены лопасти 11. На лопасти 11 может быть надето стабилизирующее кольцо 12. В турбинку 8 встроены магниты 13. На корпусе закреплен узел съема сигнала 14. За турбинкой 8 расположен ограничитель 15. The turbine flow transducer consists of a housing 1 with a cylindrical flow chamber 2, in which a nozzle 3 is located, having an axial cylindrical hole 4 of a smaller diameter on the inlet side of the medium to be measured, and a cylindrical hole 5 of a larger diameter on the outlet side, the transition surface between them being made in the form of a hemisphere 6. Between the housing 1 and the nozzle 3 there is a flow channel 7. Behind the nozzle 3 there is a turbine 8. The fairing of the turbine has a hemispherical surface 9 turning into a cylindrical surface b 10 of a smaller diameter, on which the blades 11 are located. A stabilizing ring 12 can be worn on the blades 11. Magnets 13 are built into the turbine 8. A signal pickup unit 14 is fixed to the housing 14. A limiter 15 is located behind the turbine 8.

Турбинный преобразователь расхода работает следующим образом. The turbine flow transducer operates as follows.

Измеряемая среда, попадающая в корпус 1, разветвляется на два потока; через канал сопла 3 и через проточный канал 7. Профиль канала сопла 3 формирует струю, устанавливающую обтекатель турбинки 8 на оси потока. Среда, проходящая через сопло 3 и проточный канал 7, воздействуя на лопасти 11, приводит во вращение турбинку 8. При этом турбинка 8 переходит во взвешенное состояние и вращается, не касаясь корпуса. Более устойчивое вращение турбинки 8 обеспечивает стабилизирующее кольцо 12. Узел съема 14 преобразует перемещение магнита 13 в сигнал, пропорциональный частоте вращения турбинки 8. The measured medium entering the housing 1 branches out into two streams; through the channel of the nozzle 3 and through the flow channel 7. The profile of the channel of the nozzle 3 forms a jet that sets the fairing of the turbine 8 on the flow axis. The medium passing through the nozzle 3 and the flow channel 7, acting on the blades 11, drives the turbine 8. In this case, the turbine 8 goes into suspension and rotates without touching the housing. A more stable rotation of the turbine 8 provides a stabilizing ring 12. The removal unit 14 converts the movement of the magnet 13 into a signal proportional to the frequency of rotation of the turbine 8.

Claims

1. A turbine flow transducer comprising a housing with a cylindrical flow chamber, inside of which there is a nozzle, a hydrodynamically balanced turbine, coaxial with the flow chamber, a limiter, and also a turbine rotational speed sensing unit, characterized in that the nozzle channel is made in the form of a cylindrical hole, diameter which is smaller on the input side of the medium than on the output side, and the transition from a smaller diameter to a larger one is made in the form of a hemisphere, the nozzle is installed in such a way that between the body and ohm has a flow passage surface of the impeller shroud on the inlet side of the medium is in the form of a hemisphere, passing into the cylinder of smaller diameter, which impeller blades are arranged.

2. The converter according to claim 1, characterized in that a stabilizing ring is put on the blades of the turbine.