RU2782335C1 - Flow divider of a mass coriolis flow meter - Google Patents
Flow divider of a mass coriolis flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782335C1 RU2782335C1 RU2022104364A RU2022104364A RU2782335C1 RU 2782335 C1 RU2782335 C1 RU 2782335C1 RU 2022104364 A RU2022104364 A RU 2022104364A RU 2022104364 A RU2022104364 A RU 2022104364A RU 2782335 C1 RU2782335 C1 RU 2782335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- flow divider
- divider
- pipeline
- diameter
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к массовым кориолисовым расходомерам.The invention relates to mass Coriolis flowmeters.
Уровень техникиState of the art
Известен расходомер (патент РФ №2662035 опубл. 23.07.2018 бюл. №21), содержащий входной и выходной делители потока перекачиваемой среды, из которых входной делитель имеет патрубок с большим проходным сечением для соединения с входным трубопроводом перекачиваемой среды и два патрубка с меньшими диаметрами, соединенных с двумя параллельно установленными U-образными трубками вибросистемы, подключенными к двум патрубкам меньшего диаметра выходного делителя, имеющего с другой стороны патрубок с большим диаметром для соединения с выходным трубопроводом перекачиваемой среды.A flow meter is known (RF patent No. 2662035 publ. 23.07.2018 bull. No. 21), containing inlet and outlet flow dividers of the pumped medium, of which the inlet divider has a branch pipe with a large flow area for connection with the inlet pipeline of the pumped medium and two branch pipes with smaller diameters , connected to two U-shaped tubes of the vibration system installed in parallel, connected to two branch pipes of a smaller diameter of the outlet divider, which, on the other hand, has a branch pipe with a large diameter for connection with the outlet pipeline of the pumped medium.
Недостатком данного расходомера является разделение потока на входном делителе потока и обратное объединение потока на выходном делителе потока на угле поворота потока до 45 градусов относительно направления потока трубопровода, что приводит к закрутке потока, а также может привести к образованию срывных вихрей, резкому падению давления, кавитационным эффектам, что, в свою очередь, приведет к возникновению паразитных вибраций деталей конструкции кориолисового расходомера и искажению показаниям измерения расходомера.The disadvantage of this flow meter is the flow separation at the inlet flow divider and the reverse flow combination at the outlet flow divider at a flow angle of up to 45 degrees relative to the pipeline flow direction, which leads to flow swirl, and can also lead to the formation of stalled vortices, a sharp drop in pressure, cavitation effects, which, in turn, will lead to the occurrence of parasitic vibrations of the Coriolis flowmeter structure and distortion of the flowmeter measurement readings.
Известен делитель потока для массового расходомера, (патент РФ 2755777, опубл. 21.09.2021) - прототип, представляющий собой тройник, в котором выходные концы двух патрубков меньшего диаметра параллельны друг другу и перпендикулярны выходному концу патрубка большего диаметра, при этом поворотный участок канала между упомянутым патрубком большего диаметра и каждым из упомянутых 2 патрубков меньшего диаметра выполнен с переменным сечением и переменным углом поворота так, что площади сечений делителя сначала увеличиваются, а затем уменьшаются, а наибольшая площадь сечения соответствует наибольшему углу поворота сечения.A well-known flow divider for a mass flow meter (RF patent 2755777, publ. 09/21/2021) is a prototype, which is a tee, in which the outlet ends of two nozzles of smaller diameter are parallel to each other and perpendicular to the outlet end of a larger diameter nozzle, while the rotary section of the channel between the mentioned branch pipe of larger diameter and each of the said 2 branch pipes of smaller diameter is made with a variable section and a variable angle of rotation so that the divider cross-sectional areas first increase and then decrease, and the largest cross-sectional area corresponds to the largest section rotation angle.
Недостатком данного делителя потока для массового расходомера является увеличение потерь давления массового расходомера, вследствие повышенной турбулентности потока, а также увеличение вероятности появления срывных вихрей в потоке.The disadvantage of this flow divider for a mass flow meter is an increase in the pressure loss of the mass flow meter due to increased flow turbulence, as well as an increase in the likelihood of stalled vortices in the flow.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническими результатами, предлагаемого изобретения являются устранение указанных недостатков аналога и прототипа, а именно: уменьшение потери давления, за счет снижения турбулентности потока, и повышение стабильности показаний расходомера, за счет снижения вероятности возникновения срывных вихрей и кавитации в делителях потока массового расходомера, которые являются источниками паразитных колебаний элементов конструкции расходомера.The technical results of the proposed invention are the elimination of these disadvantages of the analog and the prototype, namely: reducing the pressure loss by reducing the turbulence of the flow, and increasing the stability of the flow meter readings, by reducing the likelihood of stalled vortices and cavitation in the flow dividers of the mass flow meter, which are sources parasitic oscillations of the flowmeter design elements.
Технический результат изобретения обеспечивается тем, что делитель потока 2 для массового кориолисового расходомера выполнен в виде детали, в которой предусмотрены один входной патрубок большего диаметра 9 для соединения с трубопроводом, два поворотных канала 11 и 12, на концах которых имеются патрубки меньшего диаметра 13 и 14 параллельные друг другу и перпендикулярные патрубку большего диаметра, отличающийся тем, что разделение потока в делителе происходит по разделительной кромке 10, расположенной в месте пересечения поворотных каналов 11 и 12 после поворота потока относительно направления потока трубопровода на угол в интервале от 63° до 90°.The technical result of the invention is ensured by the fact that the flow divider 2 for a mass Coriolis flow meter is made in the form of a part in which one inlet pipe of a
Технический результат изобретения обеспечивается также тем, что делитель потока выполнен как монолитная деталь.The technical result of the invention is also ensured by the fact that the flow divider is made as a monolithic part.
Технический результат изобретения обеспечиваются также тем, что направляющие поворотных каналов делителя потока, по которым происходит поворот и разделение потока, представляют NURBS-направляющие, координаты точек которых находятся по следующим уравнениям:The technical result of the invention is also ensured by the fact that the guides of the rotary channels of the flow divider, along which the flow is rotated and divided, represent NURBS guides, the coordinates of the points of which are found according to the following equations:
где t ∈ [0;1], n - количество точек для построения кривой.where t ∈ [0;1], n is the number of points to plot the curve.
Другая особенность делителя потока по настоящему изобретению состоит в том, что делитель потока 2 на патрубке 15 со стороны крепления к непроточному корпусу 8 имеет механическую обработку под соединение, которое предусматривает наличие у делителя потока торца 18 для упора непроточного корпуса 8 и посадочный диаметр по внутренней поверхности 19 патрубка 15 делителей потока или посадочный диаметр по внешней поверхности 21 патрубка 15 делителей потока, что обеспечивает точность позиционирования входного и выходного делителей потока относительно друг друга.Another feature of the flow divider according to the present invention is that the
Сущность изобретения поясняется графически.The essence of the invention is illustrated graphically.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1. Общий вид известного из уровня техники кориолисового расходомера.Fig. 1. General view of a Coriolis flowmeter known from the prior art.
Фиг.2. Общий вид делителя потока массового кориолисового расходомера по настоящему изобретению.Fig.2. General view of the flow divider of the mass Coriolis flowmeter according to the present invention.
Фиг. 3. Сечение делителя потока массового кориолисового расходомера в плоскости YZ по настоящему изобретению.Fig. 3. Cross section of the flow divider of the mass Coriolis flowmeter in the YZ plane according to the present invention.
Фиг. 4. Характеристика абсолютных потерь полного давления от массового расхода для делителя потока массового кориолисового расходомера с различными углами поворота потока относительно потока трубопровода при разделении потока.Fig. 4. Characteristics of the absolute losses of the total pressure from the mass flow for the flow divider of the mass Coriolis flow meter with different angles of rotation of the flow relative to the flow of the pipeline during flow separation.
Фиг. 5. Характеристика коэффициента восстановления полного давления от массового расхода для делителя потока массового кориолисового расходомера с различными углами поворота потока относительно потока трубопровода при разделении потока.Fig. 5. Characteristic of the total pressure recovery factor from the mass flow rate for a mass Coriolis flowmeter flow divider with different flow angles relative to the pipeline flow during flow separation.
Фиг. 6. Вариант соединения входного делителя потока, непроточного корпуса и выходного делителя потока, с посадочными диаметрами у делителей потока по внутренней поверхности.Fig. 6. Option for connecting the inlet flow divider, non-flow body and outlet flow divider, with fitting diameters at the flow dividers along the inner surface.
Фиг. 7. Вариант соединения входного делителя потока, непроточного корпуса и выходного делителя потока с посадочными диаметрами у делителей потока по внешней поверхности.Fig. 7. Option for connecting the inlet flow divider, non-flow body and outlet flow divider with mounting diameters at the flow dividers along the outer surface.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Общий вид кориолисового расходомера, в состав которого входят заявленные делители потока, представлен на фиг. 1. В состав расходомера входят входной фланец 1, который присоединен к входному делителю потока 2. К патрубкам меньшего диаметра делителя потока 2 присоединяются две параллельные измерительные U-образные трубки 3, 4, которые с другой стороны присоединяются к патрубкам выходного делителя потока 5. К выходному делителю потока 5 присоединяется выходной фланец 6.A general view of the Coriolis flowmeter, which includes the claimed flow dividers, is shown in Fig. 1. The flow meter includes an
Измерительные трубки 3, 4 помещены в защитный кожух 7. Входной и выходной делители потока соединены между собой непроточным корпусом 8. Входной и выходной делители потока 2 и 5 конструктивно друг от друга не отличаются.
Заявляемый делитель потока 2 показан в изометрии на фиг. 2 и представляет монолитную деталь, полученную литьем, которая имеет входной патрубок с большим диаметром 9, за которым по разделительной кромке 10 происходит разделение общего потока на два равных потока по поворотным каналам 11 и 12, два выходных патрубка меньшего диаметра 13 и 14. Патрубок 15, не связанный с потоком, предназначен для соединения с непроточным корпусом 8. Поворотные каналы 11 и 12 проходят по направляющим 16 и 17. Разделительная кромка 10 расположена в месте пересечения поворотных каналов 11 и 12. Разделительная кромка 10 обеспечивает минимальные потери давления потока при повороте потока текучей среды относительно потока трубопровода на угол поворота потока в интервале от 63° до 90°, включая и граничные значения интервала. При этом угол поворота потока определяется как угол в плоскости YZ между направлением потока текучей среды до поступления в делитель потока 2 и касательной к проекции направляющей канала в плоскости YZ в точке пересечения проекции направляющей в плоскости YZ и разделительной кромки 10. Начало осей X, Y, Z расположено в общей точке направляющих 16 и 17, направление осей показано на фиг. 2. На фигуре 2 показан частный случай расположения разделительной кромки 10 внутри делителя потока 2 при угле поворота потока, например, 63,20°.The
На фиг. 3 изображено сечение в плоскости YZ заявляемого делителя потока 2, на котором показан угол поворота потока относительно потока трубопровода при разделении общего потока на два равных потока по разделительной кромке 10. На фигуре 3 показан частный случай расположение разделительной кромки 10 внутри делителя потока 2 при угле поворота потока 63,20°. Данный пример расположения разделительной кромки 10 в делителе потока 2 не является исчерпывающим описанием всех вариантов технического решения, в пределах объема правовой охраны предлагаемого изобретения.In FIG. 3 shows a section in the YZ plane of the
Направляющая 16 поворотного канала 11 заявляемого делителя потока может быть оптимизирована при помощи расчетов в программном комплексе конечно-элементного анализа ANSYS CFX. Направляющая обеспечивает плавное изменение площади и формы сечения каналов делителя потока, координаты точек которой определяются по уравнениям:The
где t ∈ [0;1], n - количество точек для построения кривой.where t ∈ [0;1], n is the number of points to plot the curve.
Коэффициенты axi, ayi azi зависят от входного диаметра делителя потока. В таблице 1 приведены значения коэффициентов в зависимости от входного диаметра делителей потока.Coefficients a xi , a yi a zi depend on the inlet diameter of the flow divider. Table 1 shows the values of the coefficients depending on the inlet diameter of the flow dividers.
Направляющая 17 поворотного канала 12 является зеркальным отражением направляющей 16 поворотного канала 11 относительно плоскости YZ, т.е. координаты точек направляющей 17 и направляющей 16 отличаются между собой знаком в координате X.The
В программном комплексе конечно-элементного анализа ANSYS CFX проведен анализ угла поворота потока относительно потока трубопровода при разделении общего входного потока на два равных потока. По результатам анализа при смещении разделительной кромки 10 вверх по потоку, а следовательно, при уменьшении угла поворота потока относительно потока трубопровода, происходит повышение потерь давления, за счет увеличения интенсивности закрутки потока, вследствие чего увеличивается турбулентность потока.In the ANSYS CFX finite element analysis software package, the angle of rotation of the flow relative to the pipeline flow was analyzed when the total input flow was divided into two equal flows. According to the results of the analysis, when the separating
На фиг. 4 приведена характеристика абсолютных потерь полного давления от массового расхода, полученная при расчетах в ANSYS CFX для делителей потока при различных углах поворота потока относительно потока трубопровода при разделении потока.In FIG. Figure 4 shows absolute total pressure loss vs. mass flow, obtained from ANSYS CFX calculations for flow dividers at different angles of flow relative to pipeline flow during flow separation.
На фиг. 5 приведена характеристика коэффициента восстановления полного давления от массового расхода, полученная при расчетах в ANSYS CFX для делителей потока при различных углах поворота потока относительно потока трубопровода при разделении потока.In FIG. Figure 5 shows the total pressure recovery ratio vs. mass flow obtained from ANSYS CFX calculations for flow dividers at various angles of flow rotation relative to pipeline flow during flow separation.
Кроме того, делитель потока по настоящему изобретению может обеспечить дополнительное преимущество по сравнению с известными устройствами того же назначения.In addition, the flow divider of the present invention may provide an additional advantage over known devices for the same purpose.
На Фиг. 6 и Фиг. 7 показаны варианты механической обработки патрубка 15 делителей потока 2 и 5 для соединения с непроточным корпусом 8, которое предусматривает наличие у делителя потока торца 18 для упора непроточного корпуса 8, уменьшающих сварочные усадки в осевом направлении трубопровода, в результате чего повышается точность размера 20 между патрубками с меньшим диаметром 13, 14 у входного делителя потока 2 и патрубками с меньшим диаметром 13, 14 выходного делителя потока 5, к которым в дальнейшем стыкуются измерительные трубки 3, 4, а также наличие посадочных диаметров по внутренней поверхности 19 патрубка 15 делителей потока или посадочных диаметров по внешней поверхности 21 патрубка 15 у делителей потока, что обеспечивает соосность входного и выходного делителей потока 2 и 5.On FIG. 6 and FIG. 7 shows options for machining the
Заявляемый делитель потока изготовлен и прошел опытную проверку при испытаниях счетчика-расходомера кориолисового.The inventive flow divider is manufactured and has been experimentally tested during testing of the Coriolis flowmeter.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782335C1 true RU2782335C1 (en) | 2022-10-25 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203587154U (en) * | 2013-11-20 | 2014-05-07 | 东京计装(上海)仪表有限公司 | X-shaped flow dividing and concentrating device and flowmeter thereof |
US20140144250A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-05-29 | Golden Promise Equipment Inc. | Coriolis mass flow meter with micro-bend tubes |
RU2662035C1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-07-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Штрай" | Flowmeter and its manufacturing method |
RU198668U1 (en) * | 2020-05-08 | 2020-07-21 | Николай Васильевич Сизов | High Pressure In-Line Coriolis Flow Meter |
RU2755777C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-09-21 | Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" | Flow divider for mass flow meter |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140144250A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-05-29 | Golden Promise Equipment Inc. | Coriolis mass flow meter with micro-bend tubes |
CN203587154U (en) * | 2013-11-20 | 2014-05-07 | 东京计装(上海)仪表有限公司 | X-shaped flow dividing and concentrating device and flowmeter thereof |
RU2662035C1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-07-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Штрай" | Flowmeter and its manufacturing method |
RU198668U1 (en) * | 2020-05-08 | 2020-07-21 | Николай Васильевич Сизов | High Pressure In-Line Coriolis Flow Meter |
RU2755777C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-09-21 | Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" | Flow divider for mass flow meter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2609436C1 (en) | Flow rate ultrasonic measurement using flow control at laminar flow transition to turbulent | |
JP3475853B2 (en) | Flow measurement device | |
KR20040097292A (en) | Averaging orifice primary flow element | |
EP1775560A2 (en) | Flow straightener for an ultrasonic flow meter | |
RU2589267C2 (en) | Auxiliary device for flow meters | |
US6644132B1 (en) | Flow profile conditioner for pipe flow systems | |
RU2782335C1 (en) | Flow divider of a mass coriolis flow meter | |
US6439267B2 (en) | Adjustable flow diffuser | |
CN110646043A (en) | Low-channel-number gas ultrasonic flow measurement method | |
JPH0518795A (en) | Flow straightening duct and gas flow measuring device | |
CN108844673A (en) | A kind of rectification type Venturi tube pressure difference measuring device | |
CN107167194B (en) | A kind of gas pipeline rectifier | |
US11815381B2 (en) | Ultrasonic flowmeter, use of an ultrasonic flowmeter in a shut-off device and shut-off device | |
Moller | A radial diffuser using incompressible flow between narrowly spaced disks | |
Konrad et al. | Turbulence measurements in a three-dimensional boundary layer in supersonic flow | |
JPH05223109A (en) | Rectifying duct | |
JPS62297741A (en) | Detecting method for leaking place of conduit system fluid | |
CN110686734A (en) | Rectification type differential pressure type flow measuring device | |
RU2755777C1 (en) | Flow divider for mass flow meter | |
JP2021517645A (en) | Sensor configuration | |
CN218673764U (en) | Ultrasonic gas flow metering device | |
CN217980422U (en) | Steady flow shunt of Coriolis mass flowmeter | |
Chernoray et al. | Improving the accuracy of multihole probe measurements in velocity gradients | |
JP3628116B2 (en) | Exhaust gas dilution device, extractor and exhaust gas measurement system | |
RU2784250C1 (en) | Flow stabilizer |