RU116629U1

RU116629U1 - TURBINE FLOW METER

Info

Publication number: RU116629U1
Application number: RU2011153908/28U
Authority: RU
Inventors: Пётр Фёдорович Коротков; Игорь Владимирович Левашов; Владимир Александрович Савельев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод "Водоприбор"
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-05-27

Abstract

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 из себя 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, расположенный с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, отличающийся тем, что лопасти внешнего лопастного венца выполнены с угловым смещением по отношению к лопастям внутреннего лопастного венца. A turbine flowmeter containing a housing with a measuring channel, in which, in series, along the flow direction, are placed: a stream-guiding 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 an inner blade crown of the said annular streamline body, which also has an outer blade ring located axially with respect to the inner blade crown; jet straightener with rear fairing; a converter of turbine rotation into an output signal, characterized in that the blades of the outer blade ring are made with an angular displacement with respect to the blades of the inner blade ring.

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.

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.Known turbine flowmeter (RU 2324146 C, G01F 1/12, 05/05/2006), 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.

Известен турбинный расходомер WO 2007028567 А2. Расходомер содержит корпус с входным ивыходным каналами для жидкости и измерительное устройство для индикации расхода. Турбина с втулкой и некоторым количеством радиальных лопаток установлена внутри канала. Поддерживающая вставка, также расположена в канале, состоит из крестовины и базового корпуса. Крестовина содержит втулку, радиальные распорки, выходящие из втулки к стенке канала, и корпус сопла, который окружает переднюю часть турбинки. Зазор между кольцом сопла и ее корпусом, соединенный с зазором между корпусом сопла и передней частью турбинки, направляют поток жидкости, обеспечивая запуск турбинки при минимальном расходе и работу при максимальном расходе жидкости.Known turbine flowmeter WO 2007028567 A2. The flow meter contains a housing with input and output channels for liquid and a measuring device for indicating flow. A turbine with a sleeve and a number of radial blades is installed inside the channel. The support insert, also located in the channel, consists of a cross and a base case. The crosspiece contains a sleeve, radial struts extending from the sleeve to the channel wall, and a nozzle body that surrounds the front of the turbine. The gap between the nozzle ring and its casing, connected with the gap between the nozzle casing and the front of the turbine, directs the fluid flow, ensuring the turbine starts at a minimum flow rate and operates at a maximum fluid flow rate.

Недостатком такого расходомера является сложная технология изготовления, малые зазоры между корпусом сопла и сферической передней частью турбинки, что может приводить к их засорению и интенсивному износу турбинки.The disadvantage of such a flow meter is the complex manufacturing technology, small gaps between the nozzle body and the spherical front of the turbine, which can lead to clogging and intensive wear of the turbine.

Известен турбинный расходомер по заявке №2011144261/28 (066396) в котором турбинка выполнена в виде ступицы с лопастями, связанными по внешнему периметру с кольцевым телом обтекания с образованием внутреннего лопастного венца упомянутого кольцевого тела обтекания имеющего также внешний лопастной венец выполненный с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу.A known turbine flow meter according to the application No. 20111144261/28 (066396) in which the impeller is made in the form of a hub with blades connected along the outer perimeter with an annular flow body with the formation of an inner blade rim of the said annular flow body having also an external blade rim made with axial displacement with respect to to the inner lobe.

В такой турбинке не обеспечивается достаточная турбулизация измеряемого потока в области соединения лопастей турбинки с кольцевым телом обтекания.In such a turbine, sufficient turbulence of the measured flow is not ensured in the region where the blades of the turbine are connected to the annular flow body.

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 с осевым смещением по отношению к внутреннему лопастному венцу, причем лопасти внешнего лопастного венца выполнены с угловым смещением по отношению к лопастям внутреннего лопастного венца; 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 with the possibility of axial movement and rotation, consisting of a hub with blades connected along the outer perimeter with an annular flow body with the formation of an inner blade rim of the said ring body of flow around it, which also has an external blade rim located with axial displacement with respect to the inner blade crown, and the blades of the outer blade of the crown are made with angular displacement with respect to the blades of the inner blade of the crown; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal.

На представленной фигуре (осевой разрез) показан турбинный расходомер с угловым смещением лопастей внешнего лопастного венца по отношению к лопастям внутреннего лопастного венца (на фигуре условно обозначено углом β)The presented figure (axial section) shows a turbine flowmeter with an angular displacement of the blades of the outer blade of the crown relative to the blades of the inner blade of the crown (in the figure is conventionally indicated by the angle β)

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, 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, a jet straightener with a rear fairing 9, a converter for rotating the turbine 10 into an output signal.

Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струенаправляющий аппарат 3 турбинка начинает вращаться. Преобразователь вращения преобразует вращение турбинки в пропорциональный расходу сигнал. 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 турбинки, а угловое смещение лопастей внешнего лопастного венца 8, по отношению к лопастям внутреннего лопастного венца совместно с их осевым смещением повышают 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 channel 2 through a jetting apparatus 3, the turbine begins to rotate. A rotation converter converts the rotation of the turbine into a signal proportional to the flow rate. Since the annular flow body 7 divides the flow into two coaxial annular flows, this makes it possible to form an optimal diagram of the distribution of flow velocities acting on the blades 6, 8 of the turbine, and the angular displacement of the blades of the outer blade ring 8, relative to the blades of the inner blade ring, together with their axial displacement 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.

Claims

A turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel, in which, in sequence along the flow, are placed: a directing device 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 inner blade rim of the said ring body of flow around, also having an external blade rim located with axial displacement relative to the inner blade ring; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal, characterized in that the blades of the outer blade ring are angularly displaced with respect to the blades of the inner blade ring.