RU2554691C1 - Oscillation generating device - Google Patents
Oscillation generating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554691C1 RU2554691C1 RU2014103554/28A RU2014103554A RU2554691C1 RU 2554691 C1 RU2554691 C1 RU 2554691C1 RU 2014103554/28 A RU2014103554/28 A RU 2014103554/28A RU 2014103554 A RU2014103554 A RU 2014103554A RU 2554691 C1 RU2554691 C1 RU 2554691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- flow
- windows
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам, генерирующим переменный расход, предназначенным для формирования импульсного давления и/или расхода рабочей среды при исследовании метрологических характеристик средств измерений давления и расхода жидкости, и может найти применение при метрологической аттестации этих средств измерений.The invention relates to the field of instrumentation, in particular to devices that generate a variable flow rate, intended for the formation of pulse pressure and / or flow rate of the working medium in the study of metrological characteristics of pressure and fluid flow meters, and can find application in the metrological certification of these measuring instruments.
Известен генератор переменного расхода, который использует изменение площади прямоугольной прорези, расположенной по образующей цилиндрического статора (Пульсатор расхода ПР-1. Техническое описание П1-00-00 ТО, 1973) [1]. Контролируемая среда подается во внутреннюю полость статора по входному трубопроводу. Изменение размеров площади отверстия прорези происходит при вращении ротора в форме цилиндра, усеченного плоскостью под углом к его продольной оси. При этом значение расхода через указанную выше прорезь при равномерном вращении ротора изменяется по синусоидальному закону. Прошедший через прорезь изменяемой площади поток поступает в испытательный участок в виде трубопровода с установленным в нем испытуемым расходомером и далее - в сливную емкость через сливной трубопровод. Частота пульсаций расхода определяется скоростью вращения ротора. Изменяя скорость вращения ротора и регистрируя показания испытуемого расходомера, можно определять частотную характеристику испытуемого расходомера. Этот известный генератор характеризуется трудностью получения пульсаций расхода требуемой амплитуды и формы в широком диапазоне частот, так как для этого необходимо управлять движением большой массы жидкости, а это требует создания значительного давления контролируемой среды, что в ряде случаев практически не осуществимо. Кроме того, в генераторах такой конструкции имеют место значительные перепады давления, что вносит дополнительные погрешности в результаты испытаний, не говоря уже о наличии больших вибраций трубопровода, особенно на низких частотах.A known variable flow generator, which uses a change in the area of a rectangular slot located along the generatrix of the cylindrical stator (Flow pulsator PR-1. Technical description P1-00-00 TO, 1973) [1]. The controlled medium is fed into the internal cavity of the stator through the inlet pipe. The change in the size of the area of the opening of the slot occurs when the rotor rotates in the form of a cylinder truncated by a plane at an angle to its longitudinal axis. In this case, the flow rate through the aforementioned slot with uniform rotation of the rotor changes according to a sinusoidal law. The stream passing through the slot of variable area enters the test section in the form of a pipeline with the test flowmeter installed in it and then into the drain tank through the drain pipe. The frequency of flow pulsations is determined by the rotor speed. By changing the speed of rotation of the rotor and recording the testimony of the test flowmeter, you can determine the frequency response of the test flowmeter. This well-known generator is characterized by the difficulty of obtaining flow pulsations of the required amplitude and shape in a wide frequency range, since for this it is necessary to control the movement of a large mass of liquid, and this requires the creation of significant pressure of a controlled medium, which in some cases is practically not feasible. In addition, in generators of this design, significant pressure drops occur, which introduces additional errors in the test results, not to mention the presence of large pipeline vibrations, especially at low frequencies.
Известно устройство «Генератор переменного расхода» по авторскому свидетельству СССР №637722, G01F 25/00, опубл. 15.12.78. Бюл. №46 [2] для определения динамических характеристик расходомеров, содержащее ротор в форме цилиндра, усеченного плоскостью под углом к его продольной оси, пустотелый цилиндрический статор с прорезью прямоугольной формы по образующей цилиндра на диаметрально противоположных сторонах. Ротор соединен с валом двигателя. Внутренняя полость статора соединена с входным трубопроводом, подающим контролируемую среду и через прорези сообщается с отрезками двух трубопроводов, в одном из которых установлен испытуемый расходомер. Другие концы трубопроводов присоединены к выходному трубопроводу через дроссельное устройство.The device "Alternating flow generator" is known according to the author's certificate of the USSR No. 637722, G01F 25/00, publ. 12/15/78. Bull. No. 46 [2] for determining the dynamic characteristics of flowmeters, containing a rotor in the form of a cylinder truncated by a plane at an angle to its longitudinal axis, a hollow cylindrical stator with a rectangular slot along the cylinder generatrix on diametrically opposite sides. The rotor is connected to the motor shaft. The internal stator cavity is connected to an inlet pipe supplying a controlled medium and through slots communicates with segments of two pipelines, in one of which a test flowmeter is installed. The other ends of the pipelines are connected to the outlet piping through a throttle device.
Недостатком такого генератора является возможность его использования только для исследования синусоидальной формы импульса, кроме того, в генераторах такой конструкции имеют место перепады давления, что вносит дополнительные погрешности в результаты испытаний.The disadvantage of this generator is the possibility of its use only for the study of the sinusoidal shape of the pulse, in addition, in the generators of this design there are pressure drops, which introduces additional errors in the test results.
Известно устройство «Генератор переменного расхода» по авторскому свидетельству SU №1013764 A, G01F 25/00, опубл. 23.04.83. Бюл. №15 - [3]. Гидромеханический пульсатор содержит цилиндрический корпус с входным и двумя выходными окнами прямоугольной формы, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях. В корпусе установлен цилиндрический ротор, который выполнен полым с нечетным числом окон, идентичных выходным окнам корпуса.A device is known "Variable flow generator" according to the copyright certificate SU No. 1013764 A, G01F 25/00, publ. 04/23/83. Bull. No. 15 - [3]. The hydromechanical pulsator comprises a cylindrical body with input and two output windows of a rectangular shape located in mutually perpendicular planes. A cylindrical rotor is installed in the housing, which is hollow with an odd number of windows identical to the output windows of the housing.
Недостатком такого генератора является возможность его использования только для исследования синусоидальной формы импульса, кроме того, в генераторах такой конструкции имеют место перепады давления, что вносит дополнительные погрешности в результаты испытаний.The disadvantage of this generator is the possibility of its use only for the study of the sinusoidal shape of the pulse, in addition, in the generators of this design there are pressure drops, which introduces additional errors in the test results.
Известно устройство «Пульсатор Б.С. Лобанова (варианты)» по патенту RU №2240449, F15B 21/12, опубл. 20.11.04 - [4]. Оно содержит корпус с отводящим, подводящим и сливными каналами и рабочей камерой, сообщающейся со сливным каналом, вращающийся ротор с дефлекторами, установленный в рабочей камере корпуса, питающие сопла, сообщающиеся с подводящим каналом, соосные с ними приемные сопла, сообщающиеся с отводящим каналом, при этом сопла своими торцевыми отверстиями сообщаются с рабочей камерой корпуса, а дефлекторы ротора, выполненные в виде лопастей, периодически взаимодействуют с рабочей струей с целью образования рабочего крутящего момента, приводящего во вращение ротор.The known device "Pulsator B.S. Lobanova (options) "according to patent RU No. 2240449, F15B 21/12, publ. 11/20/04 - [4]. It contains a housing with a discharge, supply and drain channels and a working chamber communicating with the drain channel, a rotating rotor with deflectors installed in the working chamber of the housing, supply nozzles communicating with the supply channel, receiving nozzles coaxial with them, communicating with the discharge channel, this nozzle with its end openings communicates with the working chamber of the housing, and the rotor deflectors, made in the form of blades, periodically interact with the working jet in order to generate working torque, leading go into rotation of the rotor.
Однако для данного пульсатора свойственны высокие энергетические затраты при создании пульсирующих потоков рабочей среды, поскольку сливной и отводящий каналы на выходе пульсатора не образуют колебательный контур для регулирования ограниченной массы жидкости. Такое исполнение устройства осуществляет сложно регулируемые параметры потока жидкости в колебательном контуре.However, this pulsator is characterized by high energy costs when creating pulsating flows of the working medium, since the drain and outlet channels at the output of the pulsator do not form an oscillating circuit to control the limited mass of liquid. This embodiment of the device provides difficultly controlled parameters of the fluid flow in the oscillatory circuit.
Наиболее близким к заявленному изобретению является изобретение по патенту RU №2327119, G01F 25/00, F15B 21/12, опубликованное 20.06.2008, Бюл. №17 [5]. Пульсатор расхода содержит статор с выходными окнами и установленный в нем соосно цилиндрический полый ротор, соединенный с валом двигателя. Выходные окна ротора n и статора m расположены на разных уровнях и имеют форму многоугольников. Общее число окон статора не превышает (n≥m) или больше (n>m) общего числа окон ротора. Изобретение обеспечивает создание в потоке жидкости пульсаций расхода с различными законами изменения.Closest to the claimed invention is the invention according to patent RU No. 23237119, G01F 25/00, F15B 21/12, published on 20.06.2008, Bull. No. 17 [5]. The flow pulsator comprises a stator with output windows and a coaxially cylindrical hollow rotor mounted in it, connected to the motor shaft. The output windows of the rotor n and stator m are located at different levels and have the shape of polygons. The total number of stator windows does not exceed (n≥m) or more (n> m) the total number of rotor windows. The invention provides for the creation of flow pulsations in a fluid stream with various laws of change.
Недостатком такого пульсатора является наличие гидравлического удара при генерировании пульсирующего потока, что приводит к возникновению погрешностей.The disadvantage of this pulsator is the presence of water hammer during the generation of a pulsating flow, which leads to errors.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении погрешностей измерения расхода и давления генерируемого потока жидкости путем снижения влияния гидравлического удара при воспроизведении в испытательных участках импульсов генерируемого потока различных форм и амплитуд.The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce errors in measuring the flow rate and pressure of the generated fluid flow by reducing the effect of water hammer when reproducing in the test sections of the pulses of the generated flow of various shapes and amplitudes.
Технический результат достигается тем, что в устройстве генерации колебаний, содержащем полый ротор с двумя выходными окнами, выполненными на разных уровнях его поверхности, связанный с валом двигателя, управляемого блоком управления, цилиндрический статор с входным окном, связанным с входным трубопроводом, и двумя выходными окнами, выполненными на разных уровнях его поверхности и связанными с выходными трубопроводами, новым является то, что между внутренней поверхностью статора и внешней поверхностью ротора есть зазор, площадь которого в момент перекрытия окон статора окнами ротора не превышает погрешности площади живого сечения потока через выходные окна.The technical result is achieved by the fact that in the oscillation generation device comprising a hollow rotor with two output windows made at different levels of its surface, connected to a motor shaft controlled by a control unit, a cylindrical stator with an input window connected to the input pipe and two output windows made at different levels of its surface and connected with the outlet pipelines, the new is that there is a gap between the inner surface of the stator and the outer surface of the rotor, the area of which At the moment the stator windows are blocked by the rotor windows, it does not exceed the error of the living cross-sectional area of the flow through the output windows.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где:The invention is illustrated in the drawing, where:
Фиг.1 - устройство генерации колебаний.Figure 1 - device for generating oscillations.
Здесь: 1 - ротор; 2 - статор; 3 - выходные окна ротора; 4 - выходные окна статора; 5 - зазор между ротором и статором; 6 - входной трубопровод; 7 - первый выходной трубопровод; 8 - второй выходной трубопровод; 9 - корпус; 10 - муфта; 11 - редуктор; 12 - двигатель; 13 - блок управления.Here: 1 - rotor; 2 - stator; 3 - output windows of the rotor; 4 - output windows of the stator; 5 - the gap between the rotor and the stator; 6 - inlet pipeline; 7 - the first outlet pipeline; 8 - second outlet pipeline; 9 - case; 10 - coupling; 11 - gear; 12 - engine; 13 - control unit.
Устройство генерации колебаний содержит полый ротор 1, соединенный с помощью муфты 10 и редуктора 11 с валом двигателя 12. Ротор 1 имеет два выходных окна 3, расположенных по образующей цилиндра и на разных уровнях. В подшипниках корпуса 9 устройства, закрепленного со статором 2, установлен вал ротора 1, который может быть отсоединен от вала двигателя 12 с помощью муфты 10. Изменение частоты вращения ротора 1 осуществляется через двигатель 12, электрически соединенный с блоком управления 13. Цилиндрический статор 2 представляет собой цилиндр с входным и двумя выходными 4 окнами. Выходные окна статора расположены по образующей цилиндра статора и на разных уровнях. Входное окно статора 2 связано с входным трубопроводом 6, его выходные окна 4 связаны с первым 7 и вторым 8 трубопроводами соответственно.The oscillation generating device comprises a hollow rotor 1 connected by means of a clutch 10 and a reducer 11 to the motor shaft 12. The rotor 1 has two output windows 3 located along the generatrix of the cylinder and at different levels. In the bearings of the housing 9 of the device, mounted with the stator 2, a rotor shaft 1 is installed, which can be disconnected from the shaft of the motor 12 using the coupling 10. The rotational speed of the rotor 1 is changed through the motor 12, electrically connected to the control unit 13. The cylindrical stator 2 represents a cylinder with an input and two output 4 windows. The output windows of the stator are located along the generatrix of the stator cylinder and at different levels. The input window of the stator 2 is connected to the input pipe 6, its output windows 4 are connected to the first 7 and second 8 pipelines, respectively.
Контролируемая жидкость по входному трубопроводу 6 поступает в полость ротора 1. В зависимости от совмещений выходных окон 3 ротора 1 с выходными окнами 4 статора 2 жидкость проходит по выходным трубопроводам 7 и 8. При этом расход жидкости определяется площадью выходного окна 4 статора 2, не перекрытой в данный момент ротором 1, и величиной зазора 5 между внутренней поверхностью статора 2 и внешней поверхностью ротора 1, не превышающей погрешности площади живого сечения потока через выходные окна статора 2.The controlled fluid through the inlet pipe 6 enters the cavity of the rotor 1. Depending on the alignment of the outlet windows 3 of the rotor 1 with the outlet windows 4 of the stator 2, the fluid passes through the outlet pipelines 7 and 8. The fluid flow rate is determined by the area of the outlet window 4 of the stator 2, not blocked at the moment, by the rotor 1, and the gap 5 between the inner surface of the stator 2 and the outer surface of the rotor 1, not exceeding the error of the living cross-sectional area of the flow through the output windows of the stator 2.
Максимальный расход жидкости в выходном трубопроводе достигается при полном совмещении одного из окон ротора 1 с окном статора 2, а минимальный - при полном перекрытии окна статора 2 и обусловлен величиной зазора 5. Таким образом, величина амплитуды генерируемого потока жидкости обуславливается величиной расхода жидкости через выходные окна статора 2, а частота пульсаций обуславливается скоростью вращения ротора 1. Для получения плавно изменяющихся пульсаций расхода с различными законами изменения окна ротора 1 расположены на разных уровнях, причем уровни окон ротора 1 соответствуют уровням окон статора 2. Для замены ротора 1 отсоединяют муфту 10 от вала двигателя 12, а затем отсоединяют и корпус 9. Изменение частоты вращения ротора 1 осуществляется редуктором 11.The maximum liquid flow rate in the outlet pipe is achieved when one of the windows of the rotor 1 is fully aligned with the window of the stator 2, and the minimum when the window of the stator 2 is completely overlapped and is determined by the size of the gap 5. Thus, the amplitude of the generated liquid flow is determined by the value of the liquid flow through the output windows stator 2, and the ripple frequency is determined by the speed of rotation of the rotor 1. To obtain smoothly changing flow pulsations with different laws, the changes in the window of the rotor 1 are located at different levels yah, and the levels of the windows of the rotor 1 correspond to the levels of the windows of the stator 2. To replace the rotor 1, disconnect the clutch 10 from the motor shaft 12, and then disconnect the housing 9. The speed of the rotor 1 is changed by the gearbox 11.
Для снижения влияния гидравлического удара в выходных трубопроводах 7 и 8 при совмещении выходных окон ротора 1 и статора 2 имеется зазор 5, площадь которого не превышает погрешности живого сечения потока. Снижение перепада давления достигается за счет наличия небольшого объема жидкости, обусловленного величиной зазора 5, при перекрытии окна статора в начальный и конечный моменты времени, что сводит к минимуму искажения формы и амплитуды колебаний расхода в испытательных участках колебательного контура.To reduce the impact of water hammer in the output pipelines 7 and 8, when combining the output windows of the rotor 1 and the stator 2, there is a gap 5, the area of which does not exceed the error of the living flow section. The pressure drop is reduced due to the presence of a small volume of liquid, due to the size of the gap 5, when the stator window is blocked at the initial and final time instants, which minimizes distortions in the shape and amplitude of flow fluctuations in the test sections of the oscillatory circuit.
Устройство генерации колебаний работает следующим образом.The oscillation generation device operates as follows.
Блок управления 13 задает частоту вращения вала двигателя 12. При вращении ротора 1 импульсы генерируемого потока жидкости в выходных трубопроводах 7 и 8 находятся в противофазе, т.е. при полном совмещении одного из выходных окон 3 ротора 1 с выходным окном 4 статора 2, в этот момент времени другое окно 4 статора 2 полностью закрыто. Таким образом, если площадь одного окна статора 2 увеличивается, то площадь другого окна уменьшается и наоборот.The control unit 13 sets the frequency of rotation of the shaft of the engine 12. When the rotor 1 rotates, the pulses of the generated fluid flow in the output pipes 7 and 8 are in antiphase, i.e. when one of the output windows 3 of the rotor 1 is fully combined with the output window 4 of the stator 2, at this point in time the other window 4 of the stator 2 is completely closed. Thus, if the area of one window of the stator 2 increases, then the area of the other window decreases and vice versa.
Зазор 5 между внешней поверхностью ротора 1 и внутренней поверхностью статора 2 позволяет снизить влияние гидравлического удара при воспроизведении импульсов генерируемого потока жидкости в испытательных участках колебательного контура.The gap 5 between the outer surface of the rotor 1 and the inner surface of the stator 2 can reduce the effect of water hammer when reproducing the pulses of the generated fluid flow in the test sections of the oscillatory circuit.
Таким образом предложено устройство генерации колебаний, в котором для снижения влияния гидравлического удара при совмещении выходных окон статора выходными окнами ротора имеется зазор 5, площадь которого не превышает погрешности живого сечения потока, при этом решение устройства несложно в исполнении, просто и надежно в работе.Thus, a device for generating oscillations is proposed, in which to reduce the effect of water hammer when combining the output windows of the stator with the output windows of the rotor, there is a gap 5, the area of which does not exceed the error of the living flow section, while the solution of the device is simple in execution, simple and reliable in operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103554/28A RU2554691C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Oscillation generating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103554/28A RU2554691C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Oscillation generating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554691C1 true RU2554691C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014103554/28A RU2554691C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Oscillation generating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554691C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994005912A1 (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-17 | Bernt Lorentz | Vane cell machine |
| RU2224985C2 (en) * | 2000-11-16 | 2004-02-27 | Закрытое акционерное общество "МЦ-Восток" | Roller-blade flow meter |
| RU2327119C2 (en) * | 2006-06-05 | 2008-06-20 | Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации" | Flow pulsator |
| RU2477839C1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) | Pulsating flow generator |
-
2014
- 2014-02-03 RU RU2014103554/28A patent/RU2554691C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994005912A1 (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-17 | Bernt Lorentz | Vane cell machine |
| RU2224985C2 (en) * | 2000-11-16 | 2004-02-27 | Закрытое акционерное общество "МЦ-Восток" | Roller-blade flow meter |
| RU2327119C2 (en) * | 2006-06-05 | 2008-06-20 | Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации" | Flow pulsator |
| RU2477839C1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) | Pulsating flow generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Experimental research on pressure fluctuation and vibration in a mixed flow pump | |
| US9422953B2 (en) | Flow measuring device for measuring a parameter of a flow formed from a fluid | |
| Bosioc et al. | Experimental study of swirling flow from conical diffusers using the water jet control method | |
| RU2554691C1 (en) | Oscillation generating device | |
| RU2554309C1 (en) | Oscillation generating device | |
| RU2544256C1 (en) | Device to measure speed of fluid medium flow | |
| RU2477839C1 (en) | Pulsating flow generator | |
| Štefan et al. | Structure of flow fields downstream of two different swirl generators | |
| RU2327119C2 (en) | Flow pulsator | |
| Ma et al. | Experimental study of pseudoplastic fluid flows in a square duct of strong curvature | |
| RU112402U1 (en) | Pulsating Flow Generator | |
| CN201740553U (en) | Double-parameter mass flow meter | |
| WO2016012962A1 (en) | Flow meter having self-excited oscillator | |
| Ahmed | An acoustic energy concept for the design of a flow meter | |
| Yan et al. | Investigation on the novel unsteady-liquid thin-walled cutting-edge throttling mechanism incorporated in the rotary valve design for a continuous wave pulse generator | |
| RU2318190C2 (en) | Fluid variable discharge generator (versions) | |
| RU2354937C2 (en) | Flow metre | |
| RU57451U1 (en) | VARIABLE LIQUID FLOW GENERATOR | |
| RU61028U1 (en) | FLOW PULSATOR | |
| RU58700U1 (en) | VARIABLE LIQUID FLOW GENERATOR (OPTIONS) | |
| Wang et al. | Experimental study of the flow rectification performance of conical diffuser valves | |
| Adolfsson | Expanding operation ranges using active flow control in Francis turbines | |
| WO2021008831A1 (en) | A vortex device and a method for hydroacoustic treatment of a fluid | |
| Platonov et al. | The study of the influence of stabilizing devices on the pressure pulsations at the free discharge of water through the turbine | |
| RU2778443C2 (en) | Device and method for measurement of speed and fluid flow rate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 18-2015 FOR TAG: (72) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160204 |