RU2350909C1

RU2350909C1 - Turbine flow meter

Info

Publication number: RU2350909C1
Application number: RU2007118028/28A
Authority: RU
Inventors: Петр Федорович Коротков (UA); Петр Федорович Коротков
Original assignee: Петр Федорович Коротков
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2009-03-27
Also published as: RU2007118028A

Abstract

FIELD: physics, measurement.

SUBSTANCE: application: for measurement of gas and liquid flows. Turbine flow meter comprises body with metering channel and axial small turbine installed in it and having possibility of rotation and axial shift, inlet and outlet jet rectifiers with fairings, device for small turbine hydrodynamic balancing arranged in the form of shedding bar fixed axisymmetrically in the ribs of inlet jet rectifier upstream small turbine and resistance body (for instance ring), fixed axisymmetrically on small turbine blades opposite to shedding bar, and also unit for signal pickup, at that external diameter of resistance body is more than external diameter of shedding bar.

EFFECT: higher reliability of hydrodynamic balancing of small turbine in wide range of flows, expansion of measurement range and increase of operational resource.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the flow of liquids and gases.

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №611113, кл. G01f 1/12, 1978), содержащий корпус с измерительным каналом, размещенную в нем с возможностью осевого перемещения турбинку, входной и выходной обтекатели с устройством для снижения влияния вязкости среды, в котором на лопастях турбинки со стороны входа потока установлено профилированное кольцо с наружной поверхностью, расширяющейся в направлении потока, образующее кольцевые зазоры со ступицей и входным обтекателем, а на стенке измерительного канала против профилированного кольца выполнен кольцевой выступ.A known turbine flow meter (AS USSR No. 611113, class G01f 1/12, 1978), comprising a housing with a measuring channel placed in it with the possibility of axial movement of the turbine, input and output cowls with a device to reduce the influence of viscosity of the medium, which on the blades of the turbine from the inlet side of the flow is installed a profiled ring with an outer surface expanding in the direction of flow, forming annular gaps with a hub and inlet fairing, and on the wall of the measuring channel against the profiled ring is made tsevoy protrusion.

Такое техническое решение предназначено для уменьшения влияния вязкости измеряемой среды, так как передняя кромка вращающегося профилированного кольца и выступ на входном обтекателе разрушают пограничный слой. За счет сужения потока между профилированным кольцом и выступом на корпусе расходомера происходит сужение потока, что приводит к появлению силы, направленной против потока.This technical solution is intended to reduce the influence of the viscosity of the measured medium, since the front edge of the rotating shaped ring and the protrusion on the inlet cowl destroy the boundary layer. Due to the narrowing of the flow between the profiled ring and the protrusion on the flowmeter body, the flow is narrowed, which leads to the appearance of a force directed against the flow.

Недостатком такого расходомера является то, что не обеспечивается полное гидродинамическое уравновешивание турбинки в широком диапазоне расходов, а наличие кольцевого выступа на стенке канала приводит к повышенным потерям напора.The disadvantage of such a flow meter is that it does not provide full hydrodynamic balancing of the turbine in a wide range of flow rates, and the presence of an annular protrusion on the channel wall leads to increased pressure losses.

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №970112, кл. G01F 1/10, 1982), состоящий из корпуса с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством гидравлического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух расположенных концентрично калиброванному каналу тел обтекания равного диаметра, одно из которых имеет расширяющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно перед турбинкой, а второе имеет сужающийся в направлении потока профиль сечения и расположено после первого тела обтекания.A well-known turbine flowmeter (AS USSR No. 970112, class G01F 1/10, 1982), consisting of a housing with a calibrated channel and mounted in it an axial turbine having the ability to rotate and axial movement, input and output flow control devices, a hydraulic device balancing of the turbine, made in the form of two streamline bodies of equal diameter arranged in a concentrically calibrated channel, one of which has a section profile expanding in the direction of flow and is installed motionless in front of the turbine, and the second and EET tapering in the flow direction of the cross section profile and is located downstream of the first flow body.

Известен также турбинный расходомер (а.с. СССР №1139971, кл. G01F 1/10, 1985), в котором внутренний и наружный диаметры колец, закрепленных на струевыпрямителе и лопастной решетке турбинки, выполнены в пределах 0,9-1,2 среднеквадратичного диаметра турбинки.Also known is a turbine flow meter (AS USSR No. 1139971, class G01F 1/10, 1985), in which the inner and outer diameters of the rings mounted on the jet straightener and the blade of the turbine are made in the range of 0.9-1.2 rms diameter of the turbine.

Недостатком этих расходомеров является то, что не обеспечивается надежное уравновешивание турбинки в широком диапазоне расходов.The disadvantage of these flowmeters is that they do not provide reliable balancing of the turbine in a wide range of flow rates.

Последние расходомеры имеют наибольшее число существенных признаков с предлагаемым расходомером и поэтому выбраны в качестве прототипов.Recent flowmeters have the largest number of essential features with the proposed flowmeter and are therefore selected as prototypes.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне расходов, расширении диапазона измерения и увеличении ресурса работы.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the reliability of the hydrodynamic balancing of the turbine in a wide range of flow rates, expanding the measuring range and increasing the service life.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в турбинном расходомере, содержащем 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 турбинки, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой, и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного на лопастях турбинки против тела обтекания, а также узел съема сигнала, если внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания. В другом случае технический результат достигается благодаря тому, что внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания. Технический результат достигается также, если тела обтекания и сопротивления выполнены в виде кольцевых дуг.The specified technical result is achieved due to the fact that in a turbine flowmeter containing a housing with a measuring channel and an axial turbine installed in it, with the possibility of rotation and axial movement, inlet and outlet flow rectifiers with fairings, a device for hydrodynamic balancing of the turbine, made in the form of a flow body, fixed axisymmetrically on the ribs of the input flow straightener in front of the turbine, and the resistance body (for example, rings) mounted on the blades of the turbine ive flow body, and the pickup unit, if the outer diameter greater than the external resistance body bluff body diameter. In another case, the technical result is achieved due to the fact that the internal diameter of the resistance body is less than the internal diameter of the flow body. The technical result is also achieved if the body flow and resistance are made in the form of circular arcs.

На чертеже показан турбинный расходомер, у которого внешний диаметр тела сопротивления, закрепленного на лопастях турбинки, больше внешнего диаметра тела обтекания, закрепленного на ребрах входного струевыпрямителя.The drawing shows a turbine flowmeter, in which the external diameter of the resistance body, mounted on the blades of the turbine, is larger than the external diameter of the flow body, mounted on the ribs of the input flow rectifier.

Расходомер содержит корпус 1 с калиброванным каналом 2, входной 3 и выходной 8 струевыпрямители, входной обтекатель 4 с телом обтекания 11, выходной обтекатель 9, турбинку 6 со ступицей 5 и телом сопротивления 7, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения, узел съема сигнала 10.The flow meter comprises a housing 1 with a calibrated channel 2, input 3 and output 8 flow rectifiers, input fairing 4 with flow body 11, output fairing 9, turbine 6 with a hub 5 and resistance body 7, mounted for rotation and axial movement, signal pick-up unit 10 .

Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струевыпрямитель 3 турбинка 6 начинает вращаться со скоростью, пропорциональной расходу. Узел съема сигнала 10 преобразует обороты турбинки в соответствующий сигнал. В связи с меньшим проходным сечением между передним обтекателем и корпусом расходомера за входным обтекателем 4 в зазоре между ним и ступицей 5 турбинки 6 создается пониженное статическое давление. За кормой ступицы турбинки в связи с большим проходным сечением давление восстанавливается. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. При увеличении расхода турбинка начинает перемещаться в сторону переднего обтекателя 4. Зазор между телом обтекания 11 и телом сопротивления 7 уменьшается. В связи с тем что внешний диаметр тела сопротивления 7 больше внешнего диаметра тела обтекания 11, происходит уменьшение проходного сечения и, как следствие, увеличение гидравлического сопротивления. Это приводит к возрастанию сил, действующих на турбинку по потоку. При некотором значении расхода силы, действующие на турбинку по потоку и против потока, уравновешиваются, и турбинка устанавливается на некотором расстоянии от переднего обтекателя. Дальнейшее увеличение расхода до максимального 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 flow rectifier 3, the turbine 6 begins to rotate at a speed proportional to the flow rate. The signal pick-up unit 10 converts the turbine speed into an appropriate signal. Due to the smaller flow area between the front cowl and the flowmeter body behind the inlet cowl 4, a reduced static pressure is created in the gap between it and the hub 5 of the turbine 6. Due to the large flow area, the pressure is restored behind the stern of the hub of the turbine. The result is a force acting on the turbine against the flow. With increasing flow, the turbine begins to move towards the front fairing 4. The gap between the body of the flow 11 and the body of resistance 7 decreases. Due to the fact that the external diameter of the resistance body 7 is larger than the external diameter of the flow body 11, there is a decrease in the flow area and, as a result, an increase in hydraulic resistance. This leads to an increase in the forces acting on the turbine downstream. At a certain flow rate, the forces acting on the turbine upstream and downstream are balanced, and the impeller is installed at a certain distance from the front cowl. A further increase in flow to maximum practically does not affect the movement of the turbine, and it remains in a balanced state.

Аналогичная картина наблюдается и в том случае, когда внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания.A similar picture is observed in the case when the internal diameter of the resistance body is less than the internal diameter of the flow body.

Такая конструкция расходомера позволяет повысить надежность гидродинамического уравновешивания турбинки во всем диапазоне расходов, начиная с некоторого минимального, расширить диапазон измерения и увеличить ресурс работы.This design of the flow meter allows you to increase the reliability of the hydrodynamic balancing of the turbine in the entire flow range, starting with a minimum, to expand the measurement range and increase the service life.

Claims

1. A turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel and an axial turbine mounted therein, having rotation and axial movement, inlet and outlet flow rectifiers with fairings, a device for hydrodynamic balancing of the turbine, made in the form of a flow body mounted axisymmetrically mounted on the edges of the input flow rectifier in front of the turbine , and a resistance body (for example, a ring) mounted axisymmetrically on the blades of the turbine against the body of the flow around, as well as the signal pickup unit, characterized in that the external diameter of the resistance body is greater than the external diameter of the flow body.

2. The turbine flowmeter according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the resistance body is less than the inner diameter of the flow body.