RU27857U1 - Массовый расходомер паровоздушной смеси - Google Patents

Abstract

Массовый расходомер паровоздушной смеси, содержащий корпус с измерительным каналом и расположенные в нем последовательно привод линейного перемещения, две прямолопастные турбинки, первая из которых установлена с возможностью вращения, а вторая заторможена посредством пружины, а также преобразователи числа оборотов и угла поворота турбинок, отличающийся тем, что привод линейного перемещения выполнен в боковой крышке корпуса в виде цилиндрического пустотелого штока, внешняя поверхность которого снабжена шлицами и наружней резьбой, на одном из концов штока расположен поворотный диск, снабженный шлицами, фиксатором и кольцевым пазом, в который установлен один конец пружины, а ее второй конец жестко закреплен в кольце, при этом последнее запрессовано в боковую крышку корпуса, во внутреннюю полость цилиндрического пустотелого штока установлена ось со шлицевым пазом, второй конец которой жестко закреплен в корпусе, а на самой оси последовательно размещены с возможностью вращения первая турбинка, выполненная пустотелой с внутренней крыльчаткой, вторая турбинка, расположенная внутри первой и снабженная светоотражающим сектором, верхняя граница которого описывается функцией спирали Архимеда и нанесенными на него непрозрачными радиальными штрихами, в ступицу второй турбинки установлен один конец затормаживающей пружины, второй конец которой жестко соединен с подвижным цилиндром с возможностью линейного перемещения последнего по шлицевому пазу на оси, а преобразователи числа оборотов и угла поворота выполнены в виде оптоэлектронных датчиков, содержащих по крайней мере пару источников и приемников све

Description

МАССОВЫЙ РАСХОДОМЕР ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в области нефтепродуктообеспечения для измерения массового расхода жидкостей или паровоздушной смеси.

Из большого разнообразия известных методических конструктивных решений наибольшее распространение получают механические массовые расходомеры. Это обусловливается их точностью, сравнительной простотой конструкции первичного преобразователя расхода.

Известны механические массовые турборасходомеры /1/, в которых закручивание потока производится прямолопостной крыльчаткой, приводимой в движение электродвигателем, при этом измерение массового расхода возможно как при выпрямлении закрученного потока, так и при самой закрутке потока. При выпрямлении потока момент массового расхода измеряется неподвижной системой измерения силы или момента. Недостатком данных расходомеров является повышенные требованр1я к постоянству угловой скорости крыльчаток, что приводит к необходимости применения специального источника питания электродвигателя стабилизированной частоты. Для измерения массового расхода широко применяются устройства, в которых крыльчатка совмещена с ротором электродвигателя, и по величине мощности или тока потребляемого статором, судят о массовом расходе. Недостатком данных расходомеров является использование экранированных электродвигателей, у которых в зазоре между статором и ротором устанавливается металлический экран, герметизирующий обмотки статора от измеряемого потока.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является массовый расходомер влажного пара, содержащий корпус с измерительным каналом и расположенные в нем последовательно привод линейного перемещения, спиральный шнек, две прямолопостные турбинки, первая из которых установлена с возможностью вращения, а вторая заторможена посредством пружины, а также преобразователи числа оборотов и угла поворота турбинок, причем промежуточные витки спирального шнека расположены свободно, с возможностью упругого перемещения, при этом один из крайних витков

связан с подвижной частью привода линейного перемещения, а второй жестко закреплен в корпусе 121.

Однако конструкция данного устройства не предусматривает работы при различных направлениях движения паровоздушной смеси. Наличие последовательно расположенных узлов делает устройство материалоёмким и сужает его функциональные возможности. Расположение турбинки, измеряющей угол закрутки потока, непосредственно в потоке, приводит к увеличению погрешности измерения массового расхода за счет возникновения силы лобового сопротивления измеряемому потоку и возникающих при этом флюктуациях. Кроме того, электромагнитные датчики съема сигнала создают дополнительно момент сопротивления тахометрических преобразователей, что также влияет на погрешность измерения расхода.

Предполагаемая полезная модель решает задачу повышения функциональных возможностей устройства за счет использования её в трубопроводах с различными направлениями движения паровоздушной смеси и возможностью оперативного перестраивания на заданный диапазон измеряемого расхода и повышения точности замера за счет создания устойчивой гидродинамической зоны закрученного потока и применения волоконно-оптических датчиков съема сигнала.

Данные признаки являются существенными для достижения цели полезной модели, так как:

1.Подвод паровоздушной смеси может осуществляться с различных направлений, что достигается симметричным расположением прямолопостных турбинок относительно патрубков, для обеспечения:

а) возможности использования массового расходомера при различных направлениях потока паровоздушной смеси;

2.Одна из турбинок выполнена пустотелой при этом в ее внутренней полости соосно расположены жестко встроенная крыльчатка и заторможенная пружиной турбинка для:

а)придания потоку вращательного движения;

б)создания устойчивой гидродинамической зоны закрученного потока;

3.Крепление пружины к ступице заторможенной турбинки выполнено с возможностью изменения податливости пружины с целью:

а)точного измерения угла поворота заторможенной турбинки;

б)возможности перестраивания на различные диапазоны измерений.

4.В крышку корпуса впрессовано фторпластовое кольцо с внутренней резьбой для обеспечения:

а) герметичного ввода штока со шлицами и наружней резьбой в корпус измерительного канала расходомера;

5.Осевое перемещение цилиндра с внутренним шлицом, входящим в прямоугольный паз на оси, осуществляется посредством штока и поворотного диска, который соединен со штоком с внешней стороны корпуса измерительного канала шлицевым соединением для обеспечения:

а)изменения податливости пружины;

б)точности нулевого положения заторможенной турбинки.

6.В крышке корпуса измерительного канала с внешней стороны выполнена кольцевая проточка с уплотнительным материалом, при этом поворотный диск прижимается к крышке корпуса через уплотнительный материал посредством пружины, один конец которой жестко закреплен к фторпластовому кольцу, а другой установлен в кольцевой проточке поворотного диска для обеспечения:

а)общей герметичности соединения;

б)фиксированной перенасторойки на измеряемый диапазон расхода.

7.Узел съема сигнала состоит из двух оптоэлектронных датчиков, один из которых - датчик частоты вращения прямолопостной турбинки, другой - датчик угла поворота заторможенной турбинки для обеспечения:

а)точного измерения частоты вращения прямолопостной тзфбинки функция объемного расхода;

б)точного измерения угла поворота заторможенной турбинки функция массового расхода;

в)высокой взрывопожаробезопасности массового расходомера.

решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом техническом решении и признать заявляемое решение соответствующим критерию «существенные отличия. На фиг.1 изображено устройство массового расходомера, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.З - устройство преобразователей, на фиг.4 - вид А-А фиг.З.

Устройство содержит полый цилиндрический корпус 7, с крышкой 2 и двумя патрубками подвода и отвода паровоздушной смеси 5, расположенных эксцентрично относительно оси корпуса I. В стенке корпуса / выполнено сверление для крепления оси 4, расположенной перпендикулярной потоку паровоздушной смеси. На оси 4 последовательно расположены прямолопостная турбинка 5, выполненная пустотелой, во внзпгренней полости которой соосно, при помощи подшипников (5, 7 установлены жестко встроенная во внутреннюю полость турбинки 5 крыльчатка 5, являющаяся основанием для установки прямолопостной турбинки 5 на оси 4., и заторможенная, посредством пружины Р, турбинка 10. Один конец пружины 9 жестко закреплен на ступице заторможенной турбинки 70, а другой на подвижном цилиндре 77, который имеет во внутренней полости шлиц, входящий в прямоугольный паз 72 на оси 4 для обеспечения возможности изменения податливости пружины Р, путем ее продольного перемещения по оси 4, при этом конструкция данного соединения препятствует вращению цилиндра 77 вокруг оси 4.

Осевое перемещение подвижного цилиндра 77 по оси 4 осуществляется посредством пустотелого штока 75, выполненного со шлицами и наружней резьбой, а также посредством поворотного диска 14 с внутренними шлицами, который посажен на пустотелый шток 73 с внешней стороны корпуса при помощи шлицевого соединения 75. Для герметичного ввода пустотелого штока 73 внутрь корпуса 7 в крышку 2 впрессовано фторпластовое кольцо 76 с внутренней резьбой, а с целью обеспечения общей герметичности соединения в крыщке 2 с внешней стороны корпуса выполнена кольцевая проточка с уплотнительным материалом 7 7, при этом поворотный диск 14 прижимается к крышке 2 через уплотнительный материал 77 посредством пружины 75, один конец которой жестко закреплен к

фторпластовому кольцу /б, а другой установлен в кольцевой проточке поворотного диска 14. Для обеспечения фиксации поворотного диска 14 внутри него выполнен фиксатор в виде подпружиненного шарика 79 и расположенных в крышке 2 углублений 20.

Узел съема сигнала состоит из двух оптоэлектронных датчиков /3/,один из которых - датчик частоты вращения прямолопостной турбинки 5, другой - датчик угла поворота заторможенной тзфбинки 10.

Датчики состоят из источников 27, 22 и приемников 25, 24 излучения, сопряженных соответственно с блоками запуска и обработки информации (не показаны), при этом световой поток от источника излучения 27 датчика частоты вращенр1я проходит по диаметру лопастей прямолопостной турбинки 5, а световой поток от источника излучения 22 датчика угла поворота - через середину сектора 25. Сектор 25, верхняя граница, которого описывается функцией спирали Архимеда, выполнен из светоотражающего материала с равномерно нанесенными на него непрозрачными радиальными штрихами 26 и расположен на торце заторможенной турбинки 70.

Устройство работает следующим образом

При наличии потока паровоздушной смеси происходит вращение прямолопостной турбинки 5, частота вращения которой пропорциональна объемному расходу паровоздушной смеси, при этом оптический сигнал от источника излучения 27 поступает на торцевую светоотражающую поверхность лопаток турбинки 5, вращение которой вызывает модуляцию отраженного оптического сигнала, за счет прерывания отраженного светового потока. Модулированный отраженный сигнал регистрируется фотоприемным устройством 24 и поступает в блок обработки информации (не показан). При вращении прямолопостной турбинки 5 в ее внутренней полости происходит закрутка потока жестко закрепленной крыльчаткой 8. Закрученный таким образом поток воздействует на внз реннюю заторможенную турбинку 70, поворачивая ее относительно оси 4 на угол, пропорциональный массовому расходу паровоздушной смеси.

Величина угла поворота измеряется количеством импульсов - прерываний отраженного светового потока непрозрачными радиальными штрихами 26 на

секторе 25, при этом определение направления поворота турбинки осуществляется за счет увеличения (уменьшения) оптической мощности отраженного от сектора 25 сигнала. При увеличении оптической мощности сигнала, регистрируемого фотоприемным устройством 25, в блоке обработки информации (не показан) происходит суммирование числа импульсов и запоминание их количества, а при уменьшении - их вычитание. Конструкция оптоэлектронного датчика угла поворота турбинки позволяет производить реверсивный отсчет числа импульсов в зависимости от угла и направления поворота турбинки.

При работе на других диапазонах расхода необходимо увеличить (уменьшить) величину податливости (силу упругости) пружины 9 заторможенной турбинки 10. Это достигается путем вращения поворотного диска 75. При этом посредством шлицевого соединения 14 происходит вращение пустотелого штока 72 и его вворачивание (выворачивание) в корпус 7 (из корпуса 7), пустотелый шток 72 упирается в подвижный цилиндр 77 и перемещает его вдоль оси 4. Герметичность и фиксация соединения поворотного диска 75 и крыщки 2 корпуса 7 достигаются посредством пружины 18, прокладки 76 и фиксатора 19.

1 .Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. - Л. Машиностроение, 1989-700 с.

2.Авторское свидетельство СССР N 1051377,кл.О 01 F1/00, 1983 г. Бюл.Н40 прототип.

З.Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики. - Л.:Энергоатомиздат, 1991-256 с.

Литература

Авторы:

б худашинс.в.

Молчанов О.В. Навмятуллин А.З. Дмитриев С.В.

Claims (1)

1. Массовый расходомер паровоздушной смеси, содержащий корпус с измерительным каналом и расположенные в нем последовательно привод линейного перемещения, две прямолопастные турбинки, первая из которых установлена с возможностью вращения, а вторая заторможена посредством пружины, а также преобразователи числа оборотов и угла поворота турбинок, отличающийся тем, что привод линейного перемещения выполнен в боковой крышке корпуса в виде цилиндрического пустотелого штока, внешняя поверхность которого снабжена шлицами и наружней резьбой, на одном из концов штока расположен поворотный диск, снабженный шлицами, фиксатором и кольцевым пазом, в который установлен один конец пружины, а ее второй конец жестко закреплен в кольце, при этом последнее запрессовано в боковую крышку корпуса, во внутреннюю полость цилиндрического пустотелого штока установлена ось со шлицевым пазом, второй конец которой жестко закреплен в корпусе, а на самой оси последовательно размещены с возможностью вращения первая турбинка, выполненная пустотелой с внутренней крыльчаткой, вторая турбинка, расположенная внутри первой и снабженная светоотражающим сектором, верхняя граница которого описывается функцией спирали Архимеда и нанесенными на него непрозрачными радиальными штрихами, в ступицу второй турбинки установлен один конец затормаживающей пружины, второй конец которой жестко соединен с подвижным цилиндром с возможностью линейного перемещения последнего по шлицевому пазу на оси, а преобразователи числа оборотов и угла поворота выполнены в виде оптоэлектронных датчиков, содержащих по крайней мере пару источников и приемников света, установленных в боковой крышке корпуса измерительного канала и соединенных соответственно с блоками запуска, приема и обработки информации.