RU113351U1

RU113351U1 - TURBINE FLOW METER

Info

Publication number: RU113351U1
Application number: RU2011144261/28U
Authority: RU
Inventors: Пётр Фёдорович Коротков; Игорь Владимирович Левашов; Владимир Александрович Савельев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод "Водоприбор"
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-02-10

Abstract

1. Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно по ходу потока размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая собой ступицу с лопастями, связанными по своему внешнему периметру с кольцевым телом обтекания с образованием внутреннего лопастного венца упомянутого кольцевого тела обтекания, имеющего также внешний лопастной венец, средство гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух конических буртиков, образованных на торцах ступицы, струевыпрямитель с задним обтекателем, преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, отличающийся тем, что внешний лопастной венец совместно с кольцевым телом обтекания расположен с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу кольцевого тела обтекания. !2. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что внешний лопастной венец совместно с кольцевым телом обтекания выполнен с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу в направлении к переднему обтекателю. ! 3. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что внешний лопастной венец совместно с кольцевым телом обтекания выполнен с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу в направлении к заднему обтекателю. 1. Turbine flowmeter containing a housing with a measuring channel, in which are placed in series along the flow: a stream-guide apparatus made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine installed with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with blades connected along its outer perimeter with an annular streamline body to form the inner blade crown of the said annular streamline body, which also has an external blade ring, hydrodynamic balancing means in the form of one or two conical beads formed at the ends of the hub, a jet straightener with a rear fairing, a turbine rotation into an output signal, characterized in that the outer blade ring together with the annular flow body is axially displaced relative to the inner blade ring of the annular flow body. ! 2. Turbine flowmeter according to claim 1, characterized in that the outer blade ring together with the annular streamline body is axially displaced with respect to the inner blade ring towards the front fairing. ! 3. Turbine flowmeter according to claim 1, characterized in that the outer blade ring together with the annular streamline body is axially displaced with respect to the inner blade ring towards the rear fairing.

Description

Предложенное техническое решение «Полезная модель» относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения расхода жидкостей и газов.The proposed technical solution "Utility Model" relates to measuring technique and can be used, in particular, for measuring the flow rate of liquids and gases.

Известен турбинный преобразователь расхода, (RU 2360218 C1, G01F 1/12, 21.11.2007), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором между двумя обтекателями с возможностью вращения и осевого перемещения расположена турбинка, выполненная в виде ступицы с прикрепленными к ней лопастями и одним или двумя торцевыми коническими буртиками, при этом лопасти турбинки выполнены с уменьшением их осевой длины по высоте лопастей от периферии к ступице так, что шаговое перекрытие по высоте лопастей с учетом их толщины уменьшается от периферии к ступице.A known turbine flow transducer, (RU 2360218 C1, G01F 1/12, 11/21/2007), comprising a housing with a measuring channel in which a turbine made in the form of a hub with blades attached to it is located between two fairings with the possibility of rotation and axial movement one or two end conical beads, while the turbine blades are made with decreasing their axial length along the height of the blades from the periphery to the hub so that the stepwise overlap along the height of the blades, taking into account their thickness, decreases from the periphery to the hub.

Недостатком такого преобразователя является недостаточная чувствительность к малым расходам.The disadvantage of this converter is the lack of sensitivity to low costs.

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №970112, кл. G01F 1/10, 28.08.80), содержащий корпус с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством для гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух колец, установленных в проточной части канала непосредственно одно против другого с зазором между торцами, причем, одно из них имеет расширяющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно, а второе, имеющее сужающийся профиль, жестко закреплено на лопастной решетке турбинки.A well-known turbine flow meter (AS USSR No. 970112, class G01F 1/10, 08/28/80), comprising a housing with a calibrated channel and an axial turbine installed in it, with the possibility of rotation and axial movement, input and output flow control devices, device for hydrodynamic balancing of the turbine, made in the form of two rings installed in the flow part of the channel directly against one another with a gap between the ends, moreover, one of them has a section profile expanding in the direction of flow and not installed movably, and the second, having a tapering profile, is rigidly fixed to the blade of the turbine.

В таком расходомере не обеспечивается надежное гидродинамическое уравновешивание, достаточная точность измерения и ресурс работы.Such a flowmeter does not provide reliable hydrodynamic balancing, sufficient measurement accuracy and a service life.

В другом расходомере (а.с. СССР №1139971 А, кл. G01F 1/10, 15.02.85.), кольца для гидродинамического уравновешивания турбинки закреплены на струевыпрямителе и лопастной решетке в пределах 0.9-1.2 среднеквадратичного диаметра турбинки.In another flow meter (AS USSR No. 1139971 A, class G01F 1/10, 02/15/85.), Rings for hydrodynamic balancing of the turbine are mounted on the jet straightener and blade blade in the range of 0.9-1.2 rms diameter of the turbine.

В этом расходомере, несмотря на некоторое увеличение ресурса работы и точности измерения, не обеспечивается надежная гидродинамическая разгрузка турбинки во всем диапазоне расходов.In this flowmeter, in spite of a slight increase in the service life and measurement accuracy, reliable hydrodynamic unloading of the turbine in the entire flow range is not ensured.

Известен турбинный расходомер (RU 2350909 C1, G01F 1/10, 15.05.2007), содержащий корпус с измерительным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струевыпрямителями с обтекателями, устройством гидродинамического уравновешивания, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного осесимметрично на лопастях турбинки против тела обтекания. При этом, внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания или внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания.A known turbine flow meter (RU 2350909 C1, G01F 1/10, 05/15/2007), comprising a housing with a measuring channel and an axial turbine mounted therein, having the possibility of rotation and axial movement, inlet and outlet flow rectifiers with fairings, a hydrodynamic balancing device, made in the form of a flow body fixed axisymmetrically on the edges of the inlet flow straightener in front of the turbine and a drag body (for example, a ring) mounted axisymmetrically on the blades of the turbine against the flow body. Moreover, the external diameter of the resistance body is greater than the external diameter of the flow body or the internal diameter of the resistance body is less than the internal diameter of the flow body.

Недостатком такого расходомера является узкий диапазон расходов, в котором обеспечивается устойчивое гидродинамическое уравновешивание турбинки.The disadvantage of such a flow meter is a narrow range of flow rates, which provides stable hydrodynamic balancing of the turbine.

Известен турбинный расходомер (RU 2324146 С, G01F 1/12, 25.05.2006), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат с обтекателем; турбинка в виде ступицы с закрепленными на ней лопастями, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения с устройством гидродинамического уравновешивания в виде кольцевого тела обтекания, установленного со стороны выхода, при этом в передней части турбинки выполнено кольцевое углубление внешним диаметром больше диаметра переднего обтекателя и внутренним диаметром меньше диаметра внутреннего углубления в переднем обтекателе, а диаметр передней части ступицы турбинки может быть больше диаметра задней части ступицы турбинки.A well-known turbine flow meter (RU 2324146 C, G01F 1/12, 05/25/2006), comprising a housing with a measuring channel, in which are sequentially placed: flow guide apparatus with a cowl; a turbine in the form of a hub with blades fixed on it, mounted with the possibility of axial movement and rotation with a hydrodynamic balancing device in the form of an annular flow body installed on the outlet side, while in the front of the turbine an annular recess is made with an outer diameter larger than the diameter of the front fairing and inner diameter smaller than the diameter of the inner recess in the front fairing, and the diameter of the front of the hub of the turbine may be larger than the diameter of the rear of the hub of the turbine APIS.

В этом расходомере не обеспечивается достаточная радиальная устойчивость турбинки в широком диапазоне расходов.This flowmeter does not provide sufficient radial stability of the turbine in a wide range of flow rates.

В качестве прототипа выбран турбинный расходомер (RU 93527 U1, G01F 1/10 (2006.01), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с устройством гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух торцевых конических буртиков с закрепленными на ней лопастями и кольцевым телом сопротивления; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, отличающийся тем, что в торцевой части ребер струенаправляющего аппарата со стороны турбинки выполнено углубление (например, кольцевой формы), внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра кольцевого тела сопротивления, а внешний диаметр больше внешнего диаметра кольцевого тела сопротивления, при этом винтовой шаг лопастей турбинки, расположенных между кольцевым телом сопротивления и ступицей, может быть больше или меньше винтового шага лопастей турбинки на внешней стороне кольцевого тела сопротивления, а длина кольцевого тела сопротивления больше осевой длины лопастей турбинки.As a prototype, a turbine flowmeter (RU 93527 U1, G01F 1/10 (2006.01), comprising a housing with a measuring channel, in which are arranged in series: a flow guide made in the form of ribs located on the front cowl; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with a hydrodynamic balancing device in the form of one or two end conical beads with blades fixed on it and an annular resistance body; a converter; rotation of the turbine into an output signal, characterized in that a recess (for example, an annular shape) is made in the end part of the ribs of the jet guide from the side of the turbine, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the annular resistance body and the outer diameter is larger than the outer diameter of the annular resistance body while the screw pitch of the turbine blades located between the annular body of resistance and the hub can be more or less than the screw pitch of the turbine blades by the outer side of the annular body of resistance, and the length of the annular body of resistance is greater than the axial length of the blades of the turbine.

Предложенная полезная модель направлена на достижение технического результата, обеспечение надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне измеряемых расходов, в том числе и на максимальных расходах, расширение диапазона измерений, повышение чувствительности на малых расходах, повышение точности измерений, увеличение ресурса работы, снижение потерь напора.The proposed utility model is aimed at achieving a technical result, ensuring the reliability of hydrodynamic balancing of the turbine in a wide range of measured flow rates, including at maximum flow rates, expanding the measurement range, increasing sensitivity at low flow rates, increasing measurement accuracy, increasing the operating life, and reducing pressure losses.

Указанный технический результат достигается в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом, в котором последовательно по ходу потока размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с лопастями, связанными по внешнему периметру с кольцевым телом обтекания с образованием внутреннего лопастного венца упомянутого кольцевого тела обтекания, имеющего также внешний лопастной венец расположенный так, что кольцевое тело обтекания вместе с внешним лопастным венцом выполнено с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу, устройством гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух конических буртиков на торцах турбинки; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал.The specified technical result is achieved in a turbine flowmeter, comprising a housing with a measuring channel, in which in succession along the flow are placed: a flow guide apparatus made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine mounted for axial movement and rotation, consisting of a hub with blades connected along the outer perimeter with an annular flow body to form an inner blade rim of the said ring body of flow around, also having an external blade rim located so that the ring body of flow around the blade rim is made with axial displacement with respect to the inner blade rim, the device of hydrodynamic balancing in the form of one or two conical b urtics at the ends of the turbine; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal.

Технический результат достигается также, когда внешний лопастной венец выполнен с осевым смещением по отношению внутреннему лопастному венцу в направлении к переднему обтекателю.The technical result is also achieved when the outer blade rim is made with axial displacement relative to the inner blade rim in the direction of the front fairing.

Технический результат достигается также, когда внешний лопастной венец выполнен с осевым смещением по отношению внутреннему лопастному венцу в направлении к заднему обтекателю.The technical result is also achieved when the outer blade rim is made with axial displacement in relation to the inner blade rim towards the rear fairing.

На представленной фигуре (осевой разрез) показан турбинный расходомер с осевым смещением кольцевого тела обтекания с внешним лопастным венцом по отношению к внутреннему лопастному венцу.The figure (axial section) shows a turbine flowmeter with an axial displacement of the annular flow body with an external blade ring in relation to the internal blade ring.

Позициями на фигуре обозначены.The positions in the figure are indicated.

1 - корпус;1 - housing;

2 - измерительный канал;2 - measuring channel;

3 - струенаправляющий аппарат в виде ребер;3 - flow guide apparatus in the form of ribs;

4 - передний обтекатель; 4 - front fairing;

5 - ступица турбинки;5 - the hub of the turbine;

6 - лопасти турбинки (внутренний лопастной венец);6 - turbine blades (inner blade crown);

7 - кольцевое тело обтекания;7 - annular flow body;

8 - внешний лопастной венец;8 - external lobed crown;

9 - задний обтекатель;9 - rear fairing;

10 - преобразователь вращения;10 - rotation converter;

11 - передний конический буртик;11 - front conical shoulder;

12 - задний конический буртик.12 - rear conical shoulder.

Описание работы и составляющих элементов устройства.Description of the work and the constituent elements of the device.

Предлагаемый турбинный расходомер содержит корпус 1 с измерительным каналом 2, в котором по ходу потока (показан стрелкой) расположены: струенаправляющий аппарат в виде ребер 3 с передним обтекателем 4; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения в виде ступицы 5 с лопастями 6, связанными по своему внешнему периметру с кольцевым телом обтекания 7 и образующими внутренний лопастной венец 6 по отношению к кольцевому телу обтекания 7, внешний лопастной венец 8 кольцевого тела обтекания 7, средство гидродинамического уравновешивания в виде конических буртиков 11, 12 на торцах ступицы 5, струевыпрямитель с задним обтекателем 9, преобразователь вращения 10 турбинки в выходной сигнал.The proposed turbine flow meter comprises a housing 1 with a measuring channel 2, in which along the flow (shown by an arrow) are located: a flow guide apparatus in the form of ribs 3 with a front fairing 4; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation in the form of a hub 5 with blades 6 connected along its outer perimeter with an annular flow body 7 and forming an inner blade rim 6 with respect to the annular flow body 7, an outer blade rim 8 of the annular flow body 7, means of hydrodynamic balancing in the form of conical flanges 11, 12 at the ends of the hub 5, a straightener with a rear fairing 9, a rotation converter 10 of the turbine into the output signal.

Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струенаправляющий аппарат 3 в зазоре между передним обтекателем 4 и передним торцом ступицы 5 турбинки создается пониженное статическое давление. На торцевую часть ступицы 5 турбинки за задним коническим буртиком 12 со стороны заднего обтекателя 9 действует динамический напор. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. Турбинка начинает вращаться и перемещаться в сторону переднего обтекателя 4. При этом за турбинкой давление понижается. На некотором расстоянии от обтекателей силы, действующие на турбинку в осевом направлении, уравновешиваются, и она остается в уравновешенном состоянии при дальнейшем увеличении расхода до максимального. Так как кольцевое тело обтекания 7 делит поток на два коаксиальных кольцевых потока, это дает возможность сформировать оптимальную эпюру распределения скоростей потоков, действующих на лопасти 6, 8 (внешний лопастной венец) турбинки, а осевое смещение кольцевого тела обтекания 7 с внешним лопастным венцом 8, как и осевое смещение внешнего лопастного венца 8 повышает степень турбулентности. Все это позволяет повысить чувствительность турбинки к потоку и расширить диапазон измерений в сторону малых расходов.Turbine flowmeter operates as follows. When the measured medium moves along the channel 2 through the flow guide 3 in the gap between the front fairing 4 and the front end of the hub 5 of the turbine, a reduced static pressure is created. On the end part of the hub 5 of the turbine behind the rear conical flange 12 from the side of the rear fairing 9 is a dynamic pressure. The result is a force acting on the turbine against the flow. The turbine begins to rotate and move towards the front cowl 4. In this case, the pressure decreases behind the turbine. At some distance from the fairings, the forces acting on the turbine in the axial direction are balanced, and it remains in a balanced state with a further increase in flow to the maximum. Since the annular body of the flow around 7 divides the flow into two coaxial annular flows, this makes it possible to form an optimal diagram of the distribution of the velocities of the flows acting on the blades 6, 8 (outer blade ring) of the turbine, and the axial displacement of the ring body of the flow around 7 with the outer blade ring 8, as the axial displacement of the outer blade ring 8 increases the degree of turbulence. All this allows to increase the sensitivity of the turbine to the flow and to expand the measurement range in the direction of low flow rates.

Указанное техническое решение позволяет получить турбинный расходомер с гидродинамически уравновешенной турбинкой в широком диапазоне расходов, расширить диапазон измерений, повысить чувствительность, увеличить ресурс работы.The specified technical solution allows to obtain a turbine flowmeter with a hydrodynamically balanced turbine in a wide range of flow rates, to expand the measurement range, increase sensitivity, increase the service life.

Claims

1. A turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel, in which successively placed in the direction of flow are: a directing apparatus made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with blades connected along its outer perimeter with an annular flow body with the formation of an internal blade rim of the said ring body of flow around, also having an external blade rim, a means of hydrodynamic balancing in the form of one or two conical flanges formed at the ends of the hub, a straightener with a rear fairing, a converter for rotating the turbine into an output signal, characterized in that o the external blade ring together with the annular flow body is located with axial displacement with respect to the internal blade ring of the annular flow body.

2. The turbine flowmeter according to claim 1, characterized in that the outer blade ring together with the annular flow body is made with axial displacement with respect to the inner blade ring towards the front fairing.

3. The turbine flowmeter according to claim 1, characterized in that the outer blade ring together with the annular body of the flow is made with axial displacement with respect to the inner blade ring in the direction to the rear fairing.