RU2324146C2 - Turbine flowmeter - Google Patents
Turbine flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324146C2 RU2324146C2 RU2006117855/28A RU2006117855A RU2324146C2 RU 2324146 C2 RU2324146 C2 RU 2324146C2 RU 2006117855/28 A RU2006117855/28 A RU 2006117855/28A RU 2006117855 A RU2006117855 A RU 2006117855A RU 2324146 C2 RU2324146 C2 RU 2324146C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- diameter
- flow
- blades
- hub
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения расхода жидкостей и газов.The invention relates to measuring equipment and can be used, in particular, for measuring the flow of liquids and gases.
Известны турбинно-тахометрические расходомеры [Бошняк Л.Я., Бызов Л.Н. Тахометрические расходомеры. - Л., 1968, с.39-40], в которых гидродинамическое уравновешивание ротора основано на искусственном создании в зоне ротора неравномерного поля статического давления, воздействуя на величину кинетической энергии потока с помощью сужения потока перед турбинкой или сообщения потоку вращательного движения.Known turbine tachometric flow meters [Bosnyak L.Ya., Byzov L.N. Tachometric flow meters. - L., 1968, pp. 39-40], in which the hydrodynamic balancing of the rotor is based on the artificial creation of an uneven field of static pressure in the rotor zone, affecting the kinetic energy of the flow by narrowing the flow in front of the turbine or communicating rotational motion to the flow.
Недостатком таких расходомеров являются сложные схемы регуляторов уравновешивающей силы, соответствующей изменениям других сил, приложенных к ротору со стороны потока.The disadvantage of such flowmeters is the complicated circuits of balancing force regulators corresponding to changes in other forces applied to the rotor from the flow side.
Известен турбинный расходомер [авторское свидетельство СССР №970112, БИ №40, 1980, кл. G01F 1/10], 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.Known turbine flowmeter [USSR copyright certificate No. 970112, BI No. 40, 1980, class. G01F 1/10], 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 guiding devices, a device for hydrodynamic balancing of the turbine, made in the form of two rings installed directly in one channel against the other with a gap between the ends, and one of them has a section profile expanding in the direction of flow and fixedly installed, and the second, having a tapering profile, is rigidly closed replicated on the impeller blade.
В таком расходомере из-за неопределенного расположения устройства гидродинамического уравновешивания турбинки - колец в проточной части канала, не обеспечивается достаточная точность измерения и ресурс работы.In such a flow meter, due to the uncertain location of the device for hydrodynamic balancing of the turbine — the rings in the flow part of the channel — sufficient measurement accuracy and operating life are not ensured.
В другом расходомере [авторское свидетельство СССР №1139971, А, 15.02.85, кл. G01F 1/10], кольца для гидродинамического уравновешивания турбинки закреплены на струевыпрямителе и лопастной решетке в пределах 0.9-1.2 среднеквадратичного диаметра турбинки.In another flowmeter [USSR copyright certificate No. 1139971, A, 02/15/85, cl. G01F 1/10], the 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 [патент Франции №2080762, 1971, кл. G01F 1/00], содержащий корпус, входной и выходной обтекатели, имеющие специальные выступы для уменьшения влияния пограничного слоя, турбинку и преобразователь вращательного движения турбинки в выходной сигнал.Known turbine flowmeter [French patent No. 2080762, 1971, class. G01F 1/00], comprising a housing, input and output fairings having special protrusions to reduce the influence of the boundary layer, a turbine, and a converter for rotating the turbine into an output signal.
В таких расходомерах не обеспечивается полная компенсация осевого усилия.Such flowmeters do not provide full axial force compensation.
Известен турбинный расходомер [патент США №3756059, 1973, кл. 73-221], содержащий аксиальную турбинку в виде ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопастями, установленную с возможностью вращения между двумя обтекателями, хотя бы один из которых имеет диаметр больше диаметра ступицы, а также узел съема сигнала.Known turbine flowmeter [US patent No. 3756059, 1973, class. 73-221], containing an axial impeller in the form of a hub with fixed blades fixed on it, mounted for rotation between two fairings, at least one of which has a diameter larger than the diameter of the hub, as well as a signal pick-up unit.
Такой расходомер не обеспечивает точного измерения при большом диапазоне расходов.Such a flow meter does not provide accurate measurement over a wide range of flow rates.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является турбинный расходомер [авторское свидетельство СССР №611113, 15.06.78, кл. G01F 1/12 (прототип)], содержащий корпус с измерительным каналом; входной обтекатель с устройством для снижения влияния вязкости среды; выходной обтекатель; турбинку, на лопастях которой со стороны входа потока установлено профилированное кольцо с наружной поверхностью, расширяющейся в направлении потока, образующее кольцевые зазоры со ступицей турбинки и с входным обтекателем, а на стенке измерительного канала напротив профилированного кольца выполнен кольцевой выступ.The closest analogue of the invention is a turbine flowmeter [USSR copyright certificate No. 611113, 06/15/78, class. G01F 1/12 (prototype)], comprising a housing with a measuring channel; inlet cowl with a device to reduce the influence of viscosity of the medium; output fairing; a turbine, on the blades of which a profiled ring with an outer surface expanding in the flow direction is installed on the blades of the flow, forming annular gaps with the hub of the turbine and with an inlet cowl, and an annular protrusion is made on the wall of the measuring channel opposite the profiled ring.
В таком расходомере, при протекании измеряемой среды через канал, на турбинку действует сила, направленная по потоку. В то же время, между профилированным кольцом и выступом в канале происходит сужение потока, что приводит к появлению силы, направленной против потока и компенсации осевого усилия.In such a flow meter, when the medium is flowing through the channel, a force is applied to the turbine directed along the flow. At the same time, a narrowing of the flow occurs between the profiled ring and the protrusion in the channel, which leads to the appearance of a force directed against the flow and compensation of the axial force.
Конструкция такого расходомера не обеспечивает полного гидродинамического уравновешивания турбинки во всем диапазоне расходов; имеет повышенные потери напора в связи с уменьшением проходного сечения в области кольцевого выступа и профилированного кольца. Эксплуатационным недостатком являются малые зазоры между профилированным кольцом и входным обтекателем.The design of such a flow meter does not provide complete hydrodynamic balancing of the turbine over the entire flow range; It has increased pressure losses due to a decrease in the bore in the region of the annular protrusion and the profiled ring. The operational disadvantage is the small gaps between the profiled ring and the inlet cowl.
Предложенное изобретение направлено 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 точности измерений, увеличение ресурса работы, снижении потерь напора.The proposed invention 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 measuring range, increasing the accuracy of measurements, increasing the service life, reducing pressure losses.
Указанный технический результат достигается в турбинном расходомере, содержащем 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; струевыпрямитель с обтекателем и преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал благодаря тому, что кольцевое тело обтекания установлено в турбинке концентрично со стороны выхода, при этом в выходной части переднего обтекателя выполнено внутреннее углубление диаметром больше диаметра передней части ступицы турбинки, а в передней части турбинки выполнено кольцевое углубление внешним диаметром больше диаметра переднего обтекателя и внутренним диаметром меньше диаметра внутреннего углубления в переднем обтекателе.The specified technical result is achieved in a turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel, in which a flow guide apparatus with a cowl is sequentially placed; 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; a flow straightener with a cowl and a converter that rotates the turbine into an output signal due to the fact that the annular body of the flow around the turbine is mounted concentrically on the outlet side, and an internal recess with a diameter larger than the diameter of the front part of the hub of the turbine is made in the output part of the front cowl, and the ring is made in the front of the turbine a recess with an outer diameter greater than the diameter of the front fairing and an inner diameter less than the diameter of the inner recess in the front fairing.
Технический результат достигается также, когда в кольцевом теле обтекания, по крайней мере с одной из торцевых сторон, выполнены углубления (например, трапециевидного профиля).The technical result is also achieved when in the annular body of the flow around at least one of the end sides, recesses (for example, a trapezoidal profile) are made.
Технический результат достигается также, когда устройство гидродинамического уравновешивания выполнено в виде ребер на боковых сторонах лопастей турбинки, образующих уступы (по крайней мере с одной торцевой стороны) с поверхностями лопастей тубинки.The technical result is also achieved when the hydrodynamic balancing device is made in the form of ribs on the sides of the blades of the turbine, forming ledges (at least on one end side) with the surfaces of the blades of the tube.
Технический результат достигается также, когда диаметр передней части ступицы турбинки больше диаметра задней части ступицы турбинки.The technical result is also achieved when the diameter of the front of the hub of the turbine is larger than the diameter of the rear of the hub of the turbine.
Изобретение поясняется графическими материалами, где представлены:The invention is illustrated by graphic materials, which show:
фиг.1 - общий вид турбинного расходомера;figure 1 is a General view of a turbine flow meter;
фиг.2 - эскиз выполнения в кольцевом теле обтекания углублений трапециевидного профиля с торцевой выходной стороны;figure 2 - sketch of the execution in the annular body of the flow around the recesses of the trapezoidal profile from the end output side;
фиг.3 - эскиз устройства гидродинамического уравновешивания, выполненного в виде ребер на боковых сторонах лопастей турбинки, образующих уступы с поверхностями лопастей турбинки с передней торцевой стороны.figure 3 is a sketch of a device for hydrodynamic balancing, made in the form of ribs on the sides of the blades of the turbine, forming ledges with the surfaces of the blades of the turbine from the front end side.
фиг.4 - эскиз выполнения ступицы турбинки диаметром передней части больше диаметра задней части турбинки.4 is a sketch of the execution of the hub of the turbine with a diameter of the front part greater than the diameter of the rear part of the turbine.
Предлагаемый турбинный расходомер (фиг.1) содержит корпус 1 с измерительным каналом 2, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат 3 с обтекателем 4; турбинка 6 в виде ступицы 5 с закрепленными лопастями, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения с устройством гидродинамического уравновешивания в виде кольцевого тела обтекания 7, установленного в турбинке концентрично со стороны выхода; струевыпрямитель с обтекателем 8 и преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал 9. В выходной части переднего обтекателя выполнено внутреннее углубление А диаметром больше диаметра передней части ступицы турбинки, а в передней части турбинки выполнено кольцевое углубление Б внешним диаметром больше диаметра переднего обтекателя и внутренним диаметром меньше диаметра внутреннего углубления в переднем обтекателе.The proposed turbine flow meter (figure 1) contains a housing 1 with a measuring channel 2, in which are sequentially placed: flow guide apparatus 3 with a cowl 4; a
Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струенаправляющий аппарат 3 в зазоре А между передним обтекателем 4 и ступицей 5 турбинки 6 создается пониженное статическое давление. За кормой ступицы турбинки в связи с большим проходным сечением канала происходит увеличение статического давления. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. Турбинка начинает перемещаться в сторону переднего обтекателя. При этом уменьшается зазор между передним обтекателем и кольцевым телом обтекания, что приводит к увеличению гидродинамического сопротивления и силы, действующей на турбинку по потоку. Торцевая часть лопастей турбинки над кольцевым углублением Б попадает в зону большего динамического напора потока, протекающего между передним обтекателем и корпусом расходомера, что также приводит к увеличению силы, действующей на турбинку по потоку. На некотором расстоянии турбинки от обтекателя происходит уравновешивание сил, действующих на турбинку по потоку и против потока. Дальнейшее увеличение расхода практически не влияет на перемещение турбинки, и она остается в уравновешенном состоянии.Turbine flowmeter operates as follows. When the measured medium moves along the channel 2 through the jetting apparatus 3 in the gap A, a reduced static pressure is created between the front fairing 4 and the
Аналогично происходит уравновешивание турбинки, когда: в кольцевом теле обтекания, по крайней мере с одной из торцевых сторон, выполнены углубления (например, трапециевидного профиля) (фиг.2); устройство гидродинамического уравновешивания выполнено в виде ребер на боковых сторонах лопастей турбинки, образующих уступы (по крайней мере с одной торцевой стороны) с поверхностями лопастей турбинки (фиг.3); диаметр передней части ступицы турбинки больше диаметра задней части ступицы турбинки (фиг.4)Similarly, balancing of the turbine occurs when: in the annular body of the flow around at least one of the end sides, recesses (for example, a trapezoidal profile) are made (figure 2); the device of hydrodynamic balancing is made in the form of ribs on the sides of the blades of the turbine, forming ledges (at least on one end side) with the surfaces of the blades of the turbine (figure 3); the diameter of the front of the hub of the turbine is larger than the diameter of the rear of the hub of the turbine (figure 4)
Выполнение в кольцевом теле обтекания углублений или выполнение ребер на боковых сторонах лопастей турбинки так, как указывалось выше, приводит к уменьшению гидравлического сопротивления турбинки и, как следствие, к уменьшению расхода, при котором начинается гидродинамическое уравновешивание турбинки. Наличие кольцевого тела обтекания или выполнение ребер на боковых сторонах лопастей турбинки уменьшает перетечки измеряемой среды по высоте лопастей и повышает степень турбулентности, что приводит к смещению точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный в области малых чисел Рейнольдса. Этим достигается линеаризация статической характеристики и уменьшение влияния вязкости измеряемой среды на точность и диапазон измерения. Выполнение диаметра передней части ступицы турбинки больше диаметра задней части ступицы турбинки приводит к увеличению силы, действующей против потока. Начало гидродинамического уравновешивания турбинки происходит при меньших расходах.The execution in the annular body of the flow around the recesses or the implementation of the ribs on the lateral sides of the turbine blades as described above, leads to a decrease in the hydraulic resistance of the turbine and, as a result, to a decrease in the flow rate at which hydrodynamic balancing of the turbine begins. The presence of an annular flow body or ribs on the lateral sides of the turbine blades reduces the flow of the measured medium along the height of the blades and increases the degree of turbulence, which leads to a shift of the transition point of the laminar boundary layer to the turbulent one in the region of small Reynolds numbers. This achieves the linearization of the static characteristic and reduces the influence of the viscosity of the medium being measured on the accuracy and measurement range. The diameter of the front of the hub of the turbine is larger than the diameter of the rear of the hub of the turbine leads to an increase in the force acting against the flow. The beginning of hydrodynamic balancing of the turbine occurs at lower costs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117855/28A RU2324146C2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Turbine flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117855/28A RU2324146C2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Turbine flowmeter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006117855A RU2006117855A (en) | 2007-12-10 |
RU2324146C2 true RU2324146C2 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=38903431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006117855/28A RU2324146C2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Turbine flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324146C2 (en) |
-
2006
- 2006-05-25 RU RU2006117855/28A patent/RU2324146C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006117855A (en) | 2007-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jonsson et al. | Experimental investigation of a Kaplan draft tube–Part II: Off-design conditions | |
US5170671A (en) | Disk-type vortex flowmeter and method for measuring flow rate using disk-type vortex shedder | |
EP2450676A1 (en) | Device for measuring the characteristics of a flow within a pipe | |
Sitaram et al. | Conventional probes for the relative flow measurement in a turbomachinery rotor blade passage | |
CN105387893A (en) | Impeller structure of turbine flow meter and turbine flow meter | |
JPS6328246B2 (en) | ||
RU2324146C2 (en) | Turbine flowmeter | |
RU93527U1 (en) | TURBINE FLOW METER | |
Furukawa et al. | Flow measurement in helical inducer and estimate of fluctuating blade force in cavitation surge phenomena | |
Tezuka et al. | Assessment of effects of pipe surface roughness and pipe elbows on the accuracy of meter factors using the ultrasonic pulse Doppler method | |
RU2337321C1 (en) | Turbine flow meter | |
RU2350909C1 (en) | Turbine flow meter | |
KR100913284B1 (en) | Gauge error adjusting apparatus for woltmann type water supply measurment | |
Salami | Effect of upstream velocity profile and integral flow straighteners on turbine flowmeters | |
Pinarbasi | Experimental hot-wire measurements in a centrifugal compressor with vaned diffuser | |
RU2511705C2 (en) | Turbine flowmeter | |
CN210268751U (en) | Liquid turbine flowmeter with multiple rectifying devices | |
RU2350908C1 (en) | Turbine flow meter | |
CN1595070A (en) | Front flow guiding apparatus and turbine gas flow measurement device equipped with the same | |
CN112304372A (en) | Pulse turbine rotor for measurement and flow meter having the same | |
RU2350910C1 (en) | Turbine flow meter | |
CN1595069A (en) | Impeller apparatus and turbine gas flow measurement device equipped with the same | |
UA82417C2 (en) | Pipe flow rate meter | |
RU113351U1 (en) | TURBINE FLOW METER | |
RU2360218C1 (en) | Turbine flow transducer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100526 |