CS204193B1 - Hmotnostní průlokoměr - Google Patents

Description

Vynález se týká hmotnostního průtokoměru, opatřeného měřidlem rychlosti protékající tekutiny a měřidlem dynamické síly tekutiny, tvořenými turbinovým kolem a reakčním kolem. Průtokoměr je vhodný pro stanovení hmotnostního průtoku tekutin, to je plynů a par.

K určení hmotnostního průtoku tekutin se běžně používá objemový průtok, přepočítávaný pomocí dalších parametrů na hmotnostní průtok. Dosud známé přímé hmotnostní průtokoměry jsou velmi komplikované a nákladné. Z těchto důvodů se pro měření průtočného množství tekutin spíše používá různých známých měřidel, jako clonek, dýz nebo rychlostních a objemových měřidel, z jejichž údajů se určí průtočné množství v m³/sec. při určitém tlaku, teplotě a hustotě proudící tekutiny. Za tím účelem je třeba vynásobit množství objemového průtoku v m³/sec. okamžitou hodnotou hustoty tekutiny, čímž se získá okamžitá hodnota hmotnostního průtoku. Hustota se určí při ustáleném stavu pomocí stavové rovnice a naměřené teploty, tlaku a známé plynové konstanty proudicí tekutiny. Vlastní hustotu je možno určit též pomocí speciálních hustoměrů, které jsou zpravidla velmi složité. Velmi nesnadné je přitom určení průtočného množství při rychle se mění204193 cích hodnotách tlaku, teploty a hustoty proudící tekutiny, kde působí značná setrvačnost měřidel a vyhodnocovacích zařízení. Tím se do údajů vnáší řada chyb a korekcí, které mají za následek značné zmenšení přesností údajů.

Známý hmotnostní průtokoměr, sestávající z rychlostního snímače pro snímání rychlosti proudicí tekutiny, upraveného v místě předpokládané střední rychlosti uvažovaného průtočného průřezu a snímače dynamického tlaku, upraveného v místě této střední rychlosti, má omezený rozsah použití. Také jeho zlepšení spočívající v tom, že sestává z turbinového kola, uloženého na hřídeli v ose protékaného tělesa a opatřeného snímačem otáček a předřazeného reakčního kola, uloženého na dalším hřídeli a opatřeného snímačem pootočení, přičemž na dalším hřídeli je upevněna pružina, uchycená svým druhým koncem na pouzdru ložisek, nesplňuje všechny požadavky.

Uvedené nedostatky odstraňuje hmotnostní průtokoměr podle vynálezu, opatřený měřidlem rychlosti protékající tekutiny a měřidlem dynamické síly tekutiny, tvořenými turbinovým kolem a reakčním kolem. Jeho podstata spočívá v tom, že mezi měřidlo rychlosti protékající tekutiny a reakční kolo jsou vloženy axiální usměrňovači lopatky.

Základní účinek spočívá ve zvýšení přesností měření, které se pak vyhodnotí jednoduchým výpočtem pomocí například elektronického zařízení.

Hmotnostní průtokoměr podle vynálezu je dále blíže popsán na příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž značí obr. 1 schematický nárys hmotnostního průtokoměru a obr. 2 zjednodušený bokorys podle obr. 1.

Jak je patrno z obr. 1 a 2 sestává hmotnostní průtokoměr z turbinového kola, tvořícího měřidlo 1 rychlosti probíhající tekutiny, jehož hřídel 2 je uložen v ložisku 3. Snímání otáček turbinového kola je provedeno snímačem otáček 4. Jako snímač dynamické síly proudu tekutiny je použito reakčního kola 5, jehož další hřídel 6, uložený v ložiskách 7, je nuchycen pružinou 8, jejíž druhý konec je upevněn na pouzdru 9 ložisek 7, takže reakční kolo 5 se může pouze pootáčet podle velikosti náporu tekutiny na jeho šikmé lopatky. Úhel pootočení reakčního kola 5 je snímán elektronicky snímačem pootočení 10. Reakční kolo 5 i lopatkové kolo 1 jsou uloženy v plášti protékaného tělesa 11 prostřednictvím ložiskových pouzder 9, 12 a usměrňovačích stěn 13, 15. Mezi reakční kolo 5 a lopatkové ko_x „ 2F z čehož p —-5— = s w_s ²c

Okamžitý hmotnostní průtok

S 2 m = S . w_s. p — —.

s. c

S = průtočný průřez.

Tento hmotnostní průtokoměr může použit jako sonda pro velké průtočné řezy nebo jako plnoprůtokový pro malé řezy. Výhodné je přitom to, že rychlostní měřidlo není ve své činnosti nijak ovlivňow_s w_s ² být průprůlo 1 jsou vřazeny axiální usměrňovači lopatky 14, zlepšující podmínky proudění tekutiny v této oblasti.

Hmotnostní průtokoměr pracuje následujícím způsobem: Proudící tekutina svým dynamickým účinkem pootáčí odpružené reakční kolo 5 určitým silovým momentem, zachycovaným pružinou 8. Úhel pootočení reakčního kola 5, snímaný elektronicky, je mírou síly F na jeho obvodě. Tekutina dále proudí následujícím lopatkovým kolem 1, jehož otáčky jsou mírou střední průtočné rychlosti w_s. Pro sílu na obvodě odpruženého reakčního kola 5 platí

F — s . q . c kde s = plocha lopatek w_s ² q = dynamický tlak = —-— . q c = bezrozměrný koeficient, závislý od sklonu lopatek w_s = střední rychlost, p = hustota tekutiny tedy w_s

W_s konst.

w_s =-. - =- konst. s c w_s w_s váno neboť pracuje v proudu tekutiny jako první. Výstup z něho obsahuje mezisložku stáčivou a obvodovou, která je odstraňována usměrňovacími lopatkami 14, takže na reakční kolo 5 proudí paralelní proud tekutiny, čímž se podstatně zvýší přesnost měření.

Claims (1)

1. Hmotnostní průtokoměr, opatřený měřidlem rychlosti protékající tekutiny a měřidlem dynamické síly, tvořenými turbinovým kolem a reakčním kolem, vyznačený tím, že vynalezu mezi měřidlo (1) rychlosti protékající tekutiny a reakční kolo (5) jsou vloženy axiální usměrňovači lopatky (14).