PL193594B1 - Przepływomierz objętościowy - Google Patents

Abstract

Przepływomierz objętościowy, z wirującym zespołem tłoczków poruszających się w pierścieniowym kanale i współpracujących z obrotowym przerzutnikiem mającym co najmniej dwa profilowe wybrania, usytuowanym mimo- środowo i równolegle względem osi zespołu tłoczków, przy czym powierzchnie przerzutnika współpracujące z tłoczkami są ukształtowane cylindrycznie, a przekrój powierzchni cylindrycznej jest częścią okręgu o promieniu R zaś odległość między osią obrotu zespołu tłoczków a osią obrotu przerzutnika jest równa odległości między osią przerzutnika i punktem zaczepienia promienia R, a ponadto płaskie powierzchnie natarcia tłoczków są równoległe do płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu wirnika i przesunię­ te względem nich o odległość równą promieniowi R, znamienny tym, że każdy tłoczek (4) ma dwie powierzchnie natarcia (6) usytuowane względem siebie pod kątem g różnym od zera, symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika natomiast każde wybranie (13) przerzutnika (3) ma dwie cylindryczne powierzchnie (14) usytuowane symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu przerzutnika (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przepływomierz objętościowy przeznaczony do pomiaru objętości w liniach do transportu cieczy.

Z opisu polskiego patentu nr PL 161464 znane jest rozwiązanie przepływomierza objętościowego, którego wirnik tworzy zespół czterech tłoczków zamocowanych do pierścieni i poruszających się w pierścieniowym kanale i współpracujących z obrotowym przerzutnikiem. Przerzutnik usytuowany jest mimośrodowo i równolegle do osi wirnika i ma profilowe wybrania. Powierzchnie przerzutnika współpracujące z tłoczkami ukształtowane są cylindrycznie, przy czym przekrój powierzchni cylindrycznej jest częścią okręgu o promieniu R. Płaskie powierzchnie natarcia tłoczków są równoległe do płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu wirnika. W innym rozwiązaniu przepływomierza, znanym z opisu polskiego patentu PL 161465, tłoczki są zamocowane do tarczy wirnika ułożyskowanej w osi przepływomierza a przekrój cylindrycznych powierzchni przerzutnika współpracujących z tłoczkami jest wyznaczony częścią okręgu o promieniu R zaś odległość między osią obrotu wirnika i osią obrotu przerzutnika równa jest odległości między osią przerzutnika i punktem zaczepienia promienia R. Płaskie powierzchnie natarcia tłoczków są równoległe do płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu wirnika, W obydwu rozwiązaniach powierzchnie natarcia są przesunięte względem tych płaszczyzn w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów wirnika o odległość równą promieniowi R. Takie ukształtowanie współpracujących powierzchni przerzutnika i tłoczków gwarantuje przekazywanie momentu obrotowego z wirnika na przerzutnik ze stałym przełożeniem 1:2.

Opisane wyżej rozwiązania zapewniają poprawną pracę przepływomierza przy różnych strumieniach objętości mierzonej cieczy jednakże pod warunkiem zachowania jednostajnej prędkości obrotowej wirnika. W czasie zwiększania się lub zmniejszania się strumienia objętości cieczy przerzutnik ma tendencję do odrywania się od powierzchni natarcia tłoczków, co objawia się stukami i drganiami urządzenia powodującymi zwiększenie oporów przepływu a tym samym zmniejszenie dokładności wskazań przepływomierza.

W rozwiązaniu przepływomierza według wynalazku każdy tłoczek ma dwie powierzchnie natarcia usytuowane względem siebie pod kątem g różnym od zera, symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika. Każde wybranie przerzutnika ma odpowiednio dwie cylindryczne powierzchnie usytuowane symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu przerzutnika.

Korzystnie jest, gdy długość cylindrycznych powierzchni w wybraniach przerzutnika, współpracujących z powierzchniami natarcia tłoczków, jest mniejsza od grubości przerzutnika, lub gdy powierzchnie natarcia tłoczków są zaopatrzone w rowki.

Opisana wyżej konstrukcja przepływomierza zapewnia poprawną pracę miernika w warunkach niejednostajnej prędkości obrotowej wirnika, zachowując wszystkie zalety znanych przepływomierzy o podobnej konstrukcji. Wyposażenie tłoczka w dwie powierzchnie natarcia oraz wybrań przerzutnika w dwie cylindryczne powierzchnie współpracujące z powierzchniami natarcia tłoczków daje ten skutek techniczny, że układ jest symetryczny i wirnik może obracać się w dowolnym kierunku, co było dotychczas nieosiągalne. Podczas przemieszczania się tłoczka wewnątrz wybrania przerzutnika obie powierzchnie natarcia znajdują się w ciągłej styczności z odpowiadającymi im cylindrycznymi powierzchniami wybrań, przez co przerzutnik trzymany jest z obu stron, bez możliwości odrywania się obu części od siebie. Zastosowanie cylindrycznych powierzchni przerzutnika o długości mniejszej niż jego grubość pozwala uzyskać prześwit, którym ciecz może wypływać z wnętrza wybrania co przeciwdziała blokadzie hydraulicznej, która może mieć miejsce w pozycji tłoczka na wejściu we wybranie przerzutnika. Tę samą rolę mogą spełniać rowki na powierzchniach natarcia tłoczków.

Wiadomym jest, że dokładność przepływomierza jest tym większa im mniej cieczy przepływa w szczelinach między tłoczkami i powierzchnią kanału, stąd korzystna jest jak największa powierzchnia uszczelnienia tłoczka w kanale, a także zastosowanie większej ilości par tłoczków, ponieważ komora robocza kanału jest wówczas uszczelniana przez dwa lub więcej tłoczków jednocześnie. Z drugiej jednak strony na dokładność przepływomierza wpływa również stosunek powierzchni przekroju wewnętrznego kanału do obwodu tłoczka stanowiącego jego uszczelnienie - im jest on większy, tym mniejszy jest procent nie mierzonej cieczy przepływającej w szczelinach do całkowitej objętości cieczy przepływającej. W określonych warunkach technologicznych, gdy stosunek średnicy zewnętrznej pierścieniowego kanału do jego średnicy wewnętrznej musi być znaczny, uszczelnienie kanału wymaga zastosowania tłoczka o dużej powierzchni przekroju poprzecznego. Jednak wielkość tłoczka, który może być przerzucony ze strefy wypływu do strefy napływu przepływomierza, limituje dopuszczalna

PL 193 594 B1 wielkość wybrania w przerzutniku. Przy dużym stosunku średnic niemożliwe jest zastosowanie dwóch jednakowo dużych wybrań dla dwóch par tłoczków.

Ten problem techniczny rozwiązuje odmiana konstrukcyjna przepływomierza, w której wirnik jest utworzony przez usytuowane naprzemiennie tłoczki i popychacze. Każdy tłoczek i każdy popychacz ma dwie powierzchnie natarcia usytuowane względem siebie symetrycznie pod kątem g różnym od zera przy czym powierzchnie natarcia popychaczy są krótsze od powierzchni natarcia tłoczków. Oś obrotu wirnika usytuowana jest na płaszczyźnie symetrii między powierzchniami natarcia tłoczków i popychaczy. Wybrania przerzutnika, każde z dwoma powierzchniami cylindrycznymi, usytuowane są symetrycznie względem osi obrotu przerzutnika i są różnej wielkości. Tłoczki współpracują z wybraniem większym natomiast popychacze współpracują z wybraniem mniejszym. Korzystnie jest gdy długość cylindrycznych powierzchni w wybraniach przerzutnika współpracujących z powierzchniami natarcia tłoczków i popychaczy jest mniejsza od grubości przerzutnika lub gdy na powierzchniach nataracia tłoczków są wykonane rowki. Pozwala to na uniknięcie blokady hydraulicznej na etapie wchodzenia tłoczka w wybrania przerzutnika.

W tym rozwiązaniu przepływomierza jego kanał jest uszczelniany przez tłoczki natomiast popychacze, które nie uszczelniają kanału, mają za zadanie przesuwanie przerzutnika o odpowiedni kąt. Podobnie jak w pierwszej odmianie konstrukcyjnej wirnik może obracać się w dowolnym kierunku.

W obydwu odmianach konstrukcyjnych objętość czynnika, jaka przepływa przez przepływomierz, jest proporcjonalna do ilości obrotów wirnika lub przerzutnika, które są zliczane na drodze mechanicznej lub elektronicznej.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez przepływomierz z trzema parami tłoczków, fig. 2 - widok tej odmiany przepływomierza po zdjęciu pokrywy, fig.3 - schemat ideowy tej odmiany przepływomierza, fig.4 - przekrój poprzeczny odmiany konstrukcyjnej przepływomierza, fig. 5 - widok tej odmiany przepływomierza po zdjęciu pokrywy, fig. 6 - tłoczek z rowkami w widoku aksonometrycznym.

Przepływomierz przedstawiony na fig. 1 i 2 rysunku składa się z korpusu 1 zamkniętego pokrywą 2 oraz przerzutnika 3 współpracującego z wirnikiem utworzonym przez zespół sześciu tłoczków 4, osadzonych na tarczy 5 ułożyskowanej w osi przepływomierza na małej średnicy. Każdy tłoczek 4 ma dwie powierzchnie natarcia 6 usytuowane względem siebie pod kątem g i jest ustawiony symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika. Każda z dwu płaszczyzn zawierających w sobie oś obrotu wirnika i równoległa do odpowiadającej jej powierzchni natarcia 6 tłoczka 4 jest przesunięta względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika o wartość promienia R w takim kierunku, że nie przechodzi przez bryłę tłoczka. Dwie pozostałe powierzchnie boczne 7 tłoczków 4 są powierzchniami cylindrycznymi, spasowanymi z cylindrycznymi powierzchniami pierścieniowego kanału 8 w celu jego uszczelnienia. Pierścieniowy kanał 8, w którym poruszają się się tłoczki 4 jest usytuowany wewnątrz korpusu i stanowi komorę pomiarową przepływomierza, która podzielona jest przerzutnikiem 3 na strefę napływu 9 połączoną z króćcem wlotowym 10 i strefę wypływu 11 pouczoną z króćcem wylotowym 12. Podział na strefę napływu 9 i strefę wypływu 11 jest umowny i nie wynika z cech konstrukcyjnych przepływomierza, a jedynie z przyjętego kierunku obrotów wirnika. Tłoczki 4 uszczelniają tę część roboczą komory pomiarowej, która znajduje się po przeciwnej stronie przerzutnika. W przypadku zastosowania w przepływomierzu wirnika z trzema parami tłoczków 4 przestrzeń robocza komory pomiarowej jest uszczelniana stale przez co najmniej dwa tłoczki. Tłoczki 4 przemieszczają się ze strefy napływu 9 do strefy wypływu 11 wewnątrz trzech wybrań 13 w przerzutniku 3. Każde współpracujące z tłoczkami wybranie ma dwie cylindryczne powierzchnie 14 o promieniu R, usytuowane symetrycznie względem powierzchni przechodzącej przez oś obrotu przerzutnika, jak to pokazano na fig. 3 rysunku. Powierzchnie natarcia 6 tłoczków 4 są zaopatrzone w rowki 15 umożliwiające wypływ cieczy z wnętrza wybrania 13 w pozycji wsuwania się weń tłoczka 4.

W rozwiązaniu uwidocznionym na fig. 4 i 5 stosunek średnicy zewnętrznej pierścieniowego kanału do jego średnicy wewnętrznej jest znacznie większy niż w przepływomierzu przedstawionym na fig. 1 i 2. Wirnik przepływomierza utworzony jest przez jedną parę tłoczków 4 i jedną parę popychaczy 16 usytuowanych w kanale 8, naprzemiennie. Każdy tłoczek 4, uszczelniający kanał 8, ma dwie powierzchnie natarcia 6, a każdy popychacz 16, obracający przerzutnik o żądany kąt, dwie powierzchnie natarcia 17. Powierzchnie natarcia 6 i 17są usytuowane względem siebie pod kątem g i są ustawione symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika przy czyni powierzchnie natarcia 17 popychaczy 16 są krótsze od powierzchni natarcia 6 tłoczków 4. Każda z dwu płaszczyzn zawierających w sobie oś obrotu wirnika i równoległa do odpowiadającej jej powierzchni natarcia 6

PL 193 594 B1 tłoczka 4 i powierzchni natarcia 17 popychacza 16 jest przesunięta względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika o wartość promienia R w takim kierunku, że nie przechodzi przez bryły tłoczka i popychacza. Dwie pozostałe powierzchnie boczne 7 tłoczków 4 są powierzchniami cylindrycznymi, spasowanymi z cylindrycznymi powierzchniami pierścieniowego kanału 8 w celu jego uszczelnienia.

Przerzutnik 3 ma dwa wybrania z powierzchniami cylindrycznymi 14: większe 18, współpracujące z powierzchniami natarcia 6 tłoczków 4 i mniejsze 19, współpracujące z powierzchniami natarcia 17 popychaczy 16. Cylindryczne powierzchnie 14 wyznaczone są cylindrycznymi powierzchniami kołków 20 wciśniętych w otwory technologiczne w przerzutniku, których długość wynosi l i jest mniejsza od grubości L przerzutnika. Kołki 20 stanowią jednocześnie element napędowy przerzutnika.

Ponieważ w rozwiązaniu tym dwa tłoczki 4 uszczelniają połowę długości kanału 8, przerzutnik usytuowany jest po tej samej stronie kanału co króćce 10 i 12. Ze względu na to, że promień wewnętrzny pierścieniowego kanału jest w przybliżeniu równy odległości wirnika i przerzutnika przerzutnik 3 jest ułożyskowany jednostronnie na wałku 21 umieszczonym w obudowie 22.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przepływomierz objętościowy, z wirującym zespołem tłoczków poruszających się w pierścieniowym kanale i współpracujących z obrotowym przerzutnikiem mającym co najmniej dwa profilowe wybrania, usytuowanym mimośrodowo i równolegle względem osi zespołu tłoczków, przy czym powierzchnie przerzutnika współpracujące z tłoczkami są ukształtowane cylindrycznie, a przekrój powierzchni cylindrycznej jest częścią okręgu o promieniu R zaś odległość między osią obrotu zespołu tłoczków a osią obrotu przerzutnika jest równa odległości między osią przerzutnika i punktem zaczepienia promienia R, a ponadto płaskie powierzchnie natarcia tłoczków są równoległe do płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu wirnika i przesunięte względem nich o odległość równą promieniowi R, znamienny tym, że każdy tłoczek (4) ma dwie powierzchnie natarcia (6) usytuowane względem siebie pod kątem g różnym od zera, symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika natomiast każde wybranie (13) przerzutnika (3)ma dwie cylindryczne powierzchnie (14) usytuowane symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu przerzutnika (3).
2. 2. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że długość l cylindrycznych powierzchni (14) w wybraniach (13) przerzutnika (3) jest mniejsza od grubości L przerzutnika.
3. 3. Przepływomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie natarcia (6) tłoczków (4) mają rowki (20).
4. 4. Przepływomierz objętościowy, z wirującym zespołem tłoczków poruszających się w pierścieniowym kanale i współpracujących z obrotowym przerzutnikiem mającym co najmniej dwa profilowe wybrania, usytuowanym mimośrodowo i równolegle względem osi zespołu tłoczków, przy czym powierzchnie przerzutnika współpracujące z tłoczkami są ukształtowane cylindrycznie, a przekrój powierzchni cylindrycznej jest częścią okręgu o promieniu R zaś odległość między osią obrotu zespołu tłoczków a osią obrotu przerzutnika jest równa odległości między osią przerzutnika i punktem zaczepienia promienia R, a ponadto płaskie powierzchnie natarcia tłoczków są równoległe do płaszczyzn przechodzących przez oś obrotu wirnika i przesunięte względem nich o odległość równą promieniowi R, znamienny tym, że wirnik tworzą usytuowane naprzemiennie tłoczki (4) i popychacze (16), które mają po dwie powierzchnie natarcia (6) i (17) usytuowane względem siebie pod kątem g różnym od zera, symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu wirnika z tym, że powierzchnie natarcia (17) popychaczy (16) są krótsze od powierzchni natarcia (6) tłoczków (4) natomiast przerzutnik (3)ma usytuowane naprzemiennie wybrania (18i19)o różnej wielkości, z których każde ma dwie cylindryczne powierzchnie (14) usytuowane symetrycznie względem płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu przerzutnika przy czym tłoczki (4) współpracują z wybraniem (18) natomiast popychacze (16) współpracują z wybraniem (19).
5. 5. Przepływomierz według zastrz. 4, znamienny tym, że długość I cylindrycznych powierzchni w wybraniu (18) przerzutnika (3), jest mniejsza od grubości L przerzutnika (3).
6. 6. Przepływomierz według zastrz. 4, znamienny tym, że powierzchnie natarcia (6) tłoczków (4) mają rowki (20).