PL178471B1

PL178471B1 - Przepływomierz wirnikowy o przepływie osiowym

Info

Publication number: PL178471B1
Application number: PL95309684A
Authority: PL
Inventors: Holger Kuhlemann
Original assignee: Hmeinecke Ag; Meinecke Ag H
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 2000-05-31
Also published as: CN1057834C; US5864068A; SK90595A3; PL309684A1; EP0693675A3; DE4425459A1; CN1127352A; DE4425459C2; EP0693675B1; IL114581A0; SK283091B6; IL114581A; EP0693675A2

Abstract

1. Przeplywomierz wirnikowy o przeply- wie osiowym, zawierajacy wirnik ulozysko- wany obrotowo w elemencie rurowym mie- dzy piasta lezaca od strony wlotu i piasta lezaca od strony wylotu, przy czym kazda z piast jest przymocowana w elemencie ru- rowym za posrednictwem zeber, a co naj- mniej na piascie lezacej od strony wlotu jest umieszczony element regulacyjny posiadaja- cy rozmieszczone równomiernie na obwo- dzie, usytuowane promieniowo przegródki, znamienny tym, ze element regulacyjny (6, 18) jest zamocowany obrotowo wokól osi wirnika, przy czym promieniowe przegród- ki (9), w polozeniu zerowym elementu regu- lacyjnego (6, 18) leza w cieniu przeplywo- wym zeber (4) piasty, a w polozeniu obróco- nym sa wysuniete do przekroju przeplywu. F ig. 2 Fig. 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przepływomierz wirnikowy o przepływie osiowym.

Znany jest przepływomierz wirnikowy o przepływie osiowym z wirnikiem ułożyskowanym obrotowo w elemencie rurowym między leżącą od strony wlotu piastą i leżącą od strony wylotu piastą, przy czym każda z piast jest przymocowana w elemencie rurowym za pośrednictwem żeber, a co najmniej na leżącej od strony wlotu piaście jest przewidziany element regulacyjny do kompensowania błędów pomiarowych wynikających z tolerancji wykonawczych.

Znane są również przepływomierze służące do kompensacji błędów wynikających ze zmian lepkości cieczy. I tak, na przykład, z opisu patentowego GB nr 2 235 539, znany jest przepływomierz, z ułoży skowanym obrotowo elementem o kształcie rurowym oraz z wirnikiem umieszczonym między jedną piastą leżącą od strony wlotu, skierowaną pod prąd i drugą piastą leżącą od strony wylotu, skierowaną z prądem, przy czym każda z piast jest utrzymywana w elemencie rurowym za pomocą żeberek. Przepływomierz ten posiada element regulacyjny w kształcie stożka ściętego, połączony sztywno z piastą leżącą od strony wlotu i posiadający cztery, rozmieszczone ukośnie kanałki w formie rowków, które powinny powodować zawirowanie przepływającego strumienia.

Ponadto znane są, na przykład z opisu patentowego AT nr 108 886 jednostrumieniowe przepływomierze. Przepływomierze tego typu nie mają opływu osiowego, lecz opływ styczny. W porównaniu z przepływomierzem, będącym przedmiotem niniejszego zgłoszenia mają one zupełnie inną konstrukcję, ponieważ nie mają one jednej piasty położonej w kierunku pod prąd i jednej piasty położonej w kierunku z prądem, lecz ich wirnik jest opływany bezpośrednio z boku, tak jak na przykład koło wodne.

178 471

Wytwarzane seryjnie przepływomierze o przepływie osiowym, posiadają ze względu na tolerancje wykonawcze małe błędy pomiarowe, które za pomocą odpowiednich środków należy regulować, to znaczy minimalizować.

Ze stanu techniki wiadomo, że jedno z żeber, mocujących umieszczoną pod prąd, leżącą od strony wlotu piastę dla wirnika można wykonać jako skrzydełko regulacyjne ułożyskowane w tym celu obrotowo wokół osi promieniowej. To skrzydełko regulacyjne jest ustawione w jego położeniu zerowym w kierunku przepływu płynu poddawanego pomiarowi. Gdy skrzydełko zostanie obrócone, wówczas następuje zmiana kierunku przepływu. Przepływ poddany takiemu działaniu wpływa także na wirnik, którego prędkość obrotowa rośnie lub maleje w zależności od tego, w jakim kierunku obróci się skrzydełko regulacyjne. Przez wywieranie takiego wpływu można kompensować odchylenia wskazań powstające w ramach wykonawstwa.

Podczas przepływu wstecznego opisane skrzydełko regulacyjne zajmuje pozycję położoną z prądem, więc nie wywiera ono wpływu na prędkość obrotową wirnika skrzydełkowego. W celu umożliwienia regulowania przepływu także w tym kierunku wbudowuje się w podobny sposób dodatkowo drugie skrzydełko regulacyjne po drugiej stronie wirnika. Błędy pomiarowe przepływomierza mogą więc być kompensowane dla obydwóch kierunków przepływu.

W wyniku obrócenia skrzydełka regulacyjnego w tym znanym urządzeniu pojawia się oprócz pożądanej zmiany kierunku przepływu także niepożądana symetria napływu na wirnik. Wynikają z tego dodatkowe siły działające w pewnym kierunku poprzecznie do przepływu na wirnik i jego łożyska, które wtedy jednostronnie i szybciej zużywają się w tym kierunku. Ponadto wielkość, o którą przepływomierz może być regulowany za pomocą tego urządzenia, jest zależna od prędkości przepływu płynu. Mianowicie wraz ze zmniejszeniem się natężenia przepływu pogarsza się stopniowo efekt regulacji, który w końcu zanika całkowicie.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie wyżej opisanych wad regulacji błędów pomiarowych przepływomierzy powstających w wykonawstwie.

Przepływomierz wirnikowy o przepływie osiowym, zawierający wirnik ułożyskowany obrotowo w elemencie rurowym między piastą leżącą od strony wlotu i piastą leżącą od strony wylotu, przy czym każda z piast jest przymocowana w elemencie rurowym za pośrednictwem żeber, a co najmniej na piaście leżącej od strony wlotu jest umieszczony element regulacyjny posiadający rozmieszczone równomiernie na obwodzie, usytuowane promieniowo przegródki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że element regulacyjny jest zamocowany obrotowo wokół osi wirnika, przy czym promieniowe przegródki, w położeniu zerowym elementu regulacyjnego leżą w cieniu przepływowym żeber piasty, a w położeniu obróconym są wysunięte do przekroju przepływu.

Korzystnie element regulacyjny jest usytuowany bezpośrednio za piastą leżącą od strony wlotu.

Korzystnie element regulacyjny jest zamocowany na piaście leżącej od strony wylotu.

Korzystnie element regulacyjny ma kształt pierścienia i składa się z wieńca zewnętrznego, przegródek i wieńca piasty, przy czym wieniec zewnętrzny jest zamocowany w ściance elementu rurowego, a wieniec na piaście wirnika.

Korzystnie odcinek zewnętrzny wieńca zewnętrznego elementu regulacyjnego jest wykonany w postaci zębatki, w którą poprzez wybranie w ścianach elementu rurowego, zazębia się ślimak, przy czym ślimak jest umieszczony na końcu drążka napędowego, który poprzez kołnierz głowicowy jest wyprowadzony na zewnątrz.

W położeniu zerowym element regulacyjny nie wywiera działania na prędkość obrotową wirnika, jego przegródki stanowią w pewnym stopniu przedłużenie żeber piasty i nie wpływają na przepływ. W celu wyregulowania błędu pomiarowego obraca się element regulacyjny wokół osi wirnika, tak że jego przegródki wydostają się z zakrycia przez żebra piasty i wystają do obszaru przepływu. Wywiera to wpływ na kierunek napływu na skrzydełko wirnika. Zależnie od tego czy element regulacyjny zostanie obrócony w jedną lub w drugą stronę, wzrośnie lub zmaleje prędkość obrotowa wirnika. W położeniu obróconym elementu regulacyjnego żebra i przyporządkowane im przegródki stanowią w dalszym ciągu jedność

178 471 w odniesieniu do strumienia przepływu. To współdziałanie żebra i przegródki można porównać ze skrzydłem samolotu i umieszczonym na nim usterzeniem poziomym.

W miejscach wywierania wpływu na przepływ działają na wirnik siły poprzeczne, które jednak ze względu na równomierne rozmieszczenie przegródek na obwodzie przekroju przepływu znoszą się wzajemnie, tak że nie tworzy się wynikowa siła poprzeczna, która mogłaby uszkodzić łożyska. W najprostszym przypadku wystarcza np., gdy zostaną przewidziane dwa żebra piasty leżące naprzeciw siebie na średnicy i przyporządkowane im przegródki elementu regulacyjnego. Jest jednak oczywiste, że przez zastosowanie większej liczby żeber i współdziałających z nimi przegródek można osiągnąć większy zakres regulacji. Nie jest przy tym bezwzględnie konieczne, aby liczba żeber była zgodna z liczbą przegródek. Można także przewidzieć mniej przegródek niż żeber. Istotne jest tylko to, aby istniejące przegródki były rozmieszczone równomiernie na obwodzie i aby w położeniu zerowym elementu regulacyjnego leżały one w cieniu przepływowym przyporządkowanych im żeber. Nie jest przy tym niezbędne, aby przegródki koniecznie całkowicie pokrywały się z żebrami. Przegródki mogą być np. także krótsze lub węższe od żeber.

Dalsza korzyść polega na tym, że w całym zakresie pomiarowym natężenia przepływu można zanotować jednakowy skutek regulacji, unika się więc wad stanu techniki występujących przy małych natężeniach przepływu. Ponadto można osiągnąć wielokrotnie większe zakresy regulacji w porównaniu ze znanymi urządzeniami regulacyjnymi, to znaczy, że sąkompensowalne większe błędy pomiarowe.

Do regulowania przepływu zwrotnego można przewidzieć na piaście leżącej od strony wylotu jednakowy pod względem budowy i działania element regulacyjny.

Element regulacyjny może być wykonany w kształcie pierścienia, który składa się z wieńca piasty, przegródek i wieńca zewnętrznego. Nastawianie pierścienia regulacyjnego odbywa się tak samo, jak w przypadku wymienionych na wstępie skrzydełek regulacyjnych, a więc za pomocą napędu, który przenosi ruch regulujący z zewnątrz do przestrzeni pomiarowej znajdującej się pod zwiększonym ciśnieniem. Przepust napędu przez obudowę licznika lub przez kołnierz czołowy jest uszczelniony w stosunku do przestrzeni pomiarowej.

Odcinek zewnętrzny wieńca zewnętrznego pierścienia regulacyjnego jest wykonany w postaci zębatki, z którą zazębia się przewidziany w napędzie ślimak. W celu umożliwienia tego współdziałania ścianka elementu rurowego jest w tym miejscu przerwana.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1.1-1.3 przedstawiają schematycznie różne położenia pierścienia regulacyjnego i powodowane tym zmiany kierunków napływu, przy tym fig. 1.1 przedstawia położenie dodatnie pierścienia regulacyjnego, w którym wzrasta prędkość obrotowa wirnika, fig. 1.2 - położenie zerowe pierścienia regulacyjnego, w którym nie występuje wpływ na prędkość obrotową wirnika, fig. 1.3 - położenie ujemne pierścienia regulacyjnego, w którym maleje prędkość obrotowa wirnika, fig. 2 - przekrój podłużny przez przepływomierz z pierścieniem regulacyjnym na piaście leżącej od strony wylotu, fig. 3 - piastę leżącą od strony wlotu i jej przymocowanie w elemencie rurowym, w widoku w kierunku przepływu, przy czym inne części przepływomierza nie są pokazane, fig. 4 - konfigurację pierścienia regulacyjnego dopasowanego do konstrukcji według fig. 3, fig. 5 - szczegóły napędu pierścienia regulacyjnego oraz fig. 6 - wkładkę pomiarową wbudowaną w obudowę przepływomierza z urządzeniem regulacyjnym według wynalazku, w widoku w kierunku przepływu.

Budowę przepływomierza pokazano na fig. 2. Między leżącą od strony wlotu piastą 1 i piastą 2 leżącą od strony wylotu jest ułożyskowany obrotowo i przesuwnie wirnik 3. Jak widać na fig. 3 i 6, piasty 1, 2 są przymocowane za pośrednictwem żeber 4 w środku ograniczającego przekrój przepływu elementu rurowego 5 i stanowią jednolitą całość z tymi częściami.

Rozmieszczenie i położenie żeber 4 piasty wynika najlepiej z figur 3 i 6. Można stwierdzić, że żebra 4 są rozmieszczone równomiernie na obwodzie przekroju przepływu i każde jest osadzone pod tym samym kątem skośnie na powierzchni piasty. To skośne położenie żeber 4 powoduje w wyniku współdziałania z zakrzywioną powierzchnią piasty 1 skręcenie

178 471 kierunku przepływu dopływającej cieczy. Żebra 4 piasty 2 leżącej od strony wylotu są wykonane analogicznie.

Bezpośrednio za piastą 1 jest umieszczony element regulacyjny 6 w kształcie pierścienia Ten element regulacyjny 6 składa się z wieńca 7 piasty i wieńca zewnętrznego 8, między którymi przebiegają przegródki 9. Wieniec 7 piasty jest połączony za pomocą połączenia bagnetowego z piastą 1 wirnika. To połączenie zapewnia przymocowanie elementu regulacyjnego 6 do piasty 1 i równocześnie jego ruch obrotowy wokół osi wirnika. Wieniec zewnętrzny 8 elementu regulacyjnego 6 leży w rowku elementu rurowego 5.

Z porównania figur 3 i 4 wynika, że przegródki 9 elementu regulacyjnego 6 są dopasowane do położenia żeber 4 piasty, tak że w położeniu zerowym elementu regulacyjnego 6 przegródki 9 leżą dokładnie za żebrami 4. To położenie zerowe jest przedstawione na fig. 1 i 2. W tym przypadku na przepływ nie wywiera się żądanego oddziaływania, co symbolizują proste strzałki w kierunku przepływu. Strzałka powyżej wirnika 3 wskazuje - tak samo jak na fig. 1.2 i 1.3 - kierunek obrotów wirnika 3.

Gdy w celu skompensowania błędu pomiarowego jest wymagane zwiększenie prędkości obrotowej wirnika 3, wówczas obraca się element regulacyjny 6 - patrząc w kierunku przepływu - w prawo wokół osi obrotów wirnika, tak że przegródki 9 wychodzą z cienia przepływowego żeber 4, jak to przedstawiono na fig. 1.1. Wskutek tego przepływ zostaje odchylony w prawo, a więc w kierunku obrotów wirnika 3, którego prędkość obrotowa wskutek tego rośnie.

Gdy prędkość obrotowa wirnika 3 musi być zmniejszona, wówczas należy obrócić element regulacyjny 6 w lewo. To położenie jest pokazane na fig. 1.3 oraz na fig. 6. Przepływ zostaje wtedy odchylony w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów wirnika 3, którego prędkość obrotowa w wyniku tego maleje.

Korzyść, jaką daje to rozwiązanie polega na tym, że za pomocą jednego ruchu regulacyjnego zostaje uchwycony cały przekrój przepływu i dzięki temu regulowanie błędu pomiarowego nie powoduje działania sił poprzecznych na łożyska wirnika.

Przenoszenie ruchu regulacyjnego z zewnątrz na element regulacyjny 6 jest przedstawione na fig. 5. Można stwierdzić, że pewien odcinek wieńca zewnętrznego 8 elementu regulacyjnego 6 jest wykonany w postaci zębatki 10. W obszarze tej zębatki 10 ścianka elementu rurowego 5 posiada wycięcie przelotowe, na którym jest osadzona prowadnica 11. Ta prowadnica 11 mieści w sobie drążek napędowy 12, 13 dla elementu regulacyjnego 6, składający się z dwóch odcinków 12 i 13. Obydwa odcinki są dopasowane do siebie kształtowo, tak że są one przesuwne podłużnie w stosunku do siebie, a ruch obrotowy może być przeniesiony z jednego odcinka do drugiego. Między obydwoma odcinkami 12, 13 drążka napędowego jest umieszczona sprężyna spiralna 14, która dociska odcinek 13 do uszczelki 15 w kołnierzu czołowym 16. Koniec odcinka 13 przeprowadzony przez kołnierz czołowy 16 posiada szczelinę dla śrubokrętu.

Na dolnym końcu odcinka 12 jest przewidziany ślimak 17, który zazębia się z wykonanym w kształcie zębatki odcinkiem 10 wieńca zewnętrznego 8 elementu regulacyjnego 6. Przez obracanie górnego odcinka 13 za pomocą śrubokrętu ruch obrotowy przenosi się na dolny odcinek 12 i tym samym na element regulacyjny 6. Tak wykonany napęd służy równocześnie do odpowietrzania licznika. W tym celu należy wcisnąć do dołu odcinek 13 napędu, który wskutek tego odsuwa się od uszczelki 15 i zostaje wytworzone połączenie między przestrzenią pod zwiększonym ciśnieniem i atmosferą.

Dla przypadku przepływu zwrotnego jest przewidziany po drugiej stronie wirnika 3 drugi element regulacyjny 18, w kształcie pierścienia, co pokazano na fig. 2.

Ten element regulacyjny 18 ma identyczną konstrukcję i działanie jak leżący pod prąd element regulacyjny 6, tak że dalsze objaśnienia są tu zbędne.

178 471

6 8 3 8 5 18

Fig. 2

178 471

Fig. 5

178 471

Fig. 6

178 471

Fig. 1-3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przepływomierz wirnikowy o przepływie osiowym, zawierający wirnik ułożyskowany obrotowo w elemencie rurowym między piastą leżącą od strony wlotu i piastą leżącą od strony wylotu, przy czym każda z piast jest przymocowana w elemencie rurowym za pośrednictwem żeber, a co najmniej na piaście leżącej od strony wlotu jest umieszczony element regulacyjny posiadający rozmieszczone równomiernie na obwodzie, usytuowane promieniowo przegródki, znamienny tym, że element regulacyjny (6, 18) jest zamocowany obrotowo wokół osi wirnika, przy czym promieniowe przegródki (9), w położeniu zerowym elementu regulacyjnego (6,-18) - leżą w cieniu przepływowym żeber (4) piasty, a w położeniu obróconym są wysunięte do przekroju przepływu.

2. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że element regulacyjny (6) jest usytuowany bezpośrednio za piastą (1) leżącą od strony wlotu.

3. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że element regulacyjny (18) jest zamocowany na piaście (2) leżącej od strony wylotu.

4. Przepływomierz według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że element regulacyjny (6, 18) ma kształt pierścienia i składa się z wieńca zewnętrznego (8), przegródek (9) i wieńca (7) piasty, przy czym wieniec zewnętrzny (8) jest zamocowany w ściance elementu rurowego (5), a wieniec (7) na piaście (1) wirnika.

5. Przepływomierz według zastrz.4, znamienny tym, że odcinek zewnętrzny wieńca zewnętrznego (8) elementu regulacyjnego (6) jest wykonany w postaci zębatki (10), w którą, poprzez wybranie w ścianach elementu rurowego (5), zazębia się ślimak (17), przy czym ślimak (17) jest umieszczony na końcu drążka napędowego (12, 13), który poprzez kołnierz głowicowy (16) jest wyprowadzony na zewnątrz.