RU61028U1

RU61028U1 - FLOW PULSATOR

Info

Publication number: RU61028U1
Application number: RU2006119692/22U
Authority: RU
Inventors: Робиндар Николаевич Каратаев; Валерий Алексеевич Гогин; Алексей Игорьевич Сойко; Юрий Михайлович Макаров; Римма Ильдашовна Ахмадеева; Оскар Робиндарович Каратаев; Олег Робиндарович Каратаев; Игорь Николаевич Синицын; Ирина Михайловна Сойко
Original assignee: Федеральное государственное учреждение "Татарстанский центр стандартизации, метрологии и сертификации"; Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-02-10

Abstract

Полезная модель относится к генераторам переменного расхода, предназначенных для создания в потоке жидкости колебаний различных форм при исследовании метрологических характеристик измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений и может найти применение в приборостроительной промышленности при метрологической аттестации этих средств измерений, и позволяет расширить возможность получения пульсаций расхода с различными законами изменения осуществляется за счет изменения форм окон ротора, расположенных на различных уровнях. Пульсатор расхода содержит полый ротор в виде цилиндра, соединенный с валом двигателя, цилиндрический статор с входным и двумя выходными окнами прямоугольной формы, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Новым является то, что выходные окна ротора и статора расположены на разных уровнях. Окна ротора и статора выполнены в виде различных многоугольников.The utility model relates to variable flow generators designed to create oscillations of various forms in a fluid flow when studying the metrological characteristics of blood pressure and heart rate meters and can be used in the instrument industry for the metrological certification of these measuring instruments and allows expanding the possibility of obtaining flow pulsations with different laws of change is carried out by changing the shapes of the rotor windows located on different s levels. The flow pulsator contains a hollow rotor in the form of a cylinder connected to the motor shaft, a cylindrical stator with input and two output windows of a rectangular shape located in mutually perpendicular planes. New is that the output windows of the rotor and stator are located at different levels. The windows of the rotor and stator are made in the form of various polygons.

Description

Полезная модель относится к генераторам переменного расхода, предназначенных для создания в потоке жидкости колебаний различных форм при исследовании метрологических характеристик измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений и может найти применение в приборостроительной промышленности при метрологической аттестации этих средств измерений.The utility model relates to variable flow generators designed to create various forms of vibrations in a fluid stream when studying the metrological characteristics of blood pressure and heart rate meters and can be used in the instrument industry for the metrological certification of these measuring instruments.

Известны генераторы переменного расхода для определения динамических характеристик расходомеров (Генератор переменного расхода. Отчет № Б 060014. Всесоюзный научно-технический информационный центр. М., 1974) - [1].Known variable flow generators for determining the dynamic characteristics of flowmeters (variable flow generator. Report No. B 060014. All-Union Scientific and Technical Information Center. M., 1974) - [1].

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) - [2]. Контролируемая среда подается во внутреннюю полость статора по входному трубопроводу. Изменение размеров площади 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 A known variable flow generator, which uses the 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) - [2]. 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 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, it is possible to 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

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.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 environment, 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, G 01 F 25/00, опубл. 15.12.78 Бюл. №46 - [3] для определения динамических характеристик расходомеров, содержащий 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, G 01 F 25/00, publ. 12/15/78 Bull. No. 46 - [3] 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 generatrix of the cylinder 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.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является изобретение по авторскому свидетельству SU №1013764 А, G 01 F 25/00, Гидромеханический пульсатор, опубликованный 23.04.83 Бюл. №15 - [4], содержащий цилиндрический корпус с входным и двумя выходными окнами прямоугольной формы, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и с установленным в корпусе цилиндрическим ротором, который выполнен полым, с нечетным числом окон, идентичных выходным окнам корпуса, причем суммарный размер окон по окружности равен 180°.Closest to the claimed utility model is the invention according to the copyright certificate SU No. 1013764 A, G 01 F 25/00, Hydromechanical pulsator, published on 04.23.83 Bull. No. 15 - [4], comprising a cylindrical body with input and two output windows of a rectangular shape located in mutually perpendicular planes, and with a cylindrical rotor installed in the body, which is hollow, with an odd number of windows identical to the output windows of the case, and the total size windows around the circumference is 180 °.

Недостатком такого пульсатора является наличие гидравлического удара при воспроизведении синусоидального пульсирующего потока, что приводит к возникновению дополнительных погрешностей.The disadvantage of such a pulsator is the presence of water hammer during the reproduction of a sinusoidal pulsating flow, which leads to the appearance of additional errors.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемая полезная модель, заключается в расширении возможностей получения пульсаций расхода с различными законами за счет изменения форм окон ротора и статора, расположенных на разных уровнях.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to expand the ability to obtain flow pulsations with different laws by changing the shapes of the rotor and stator windows located at different levels.

Технический результат достигается тем, что в пульсаторе расхода, содержащем полый ротор в виде цилиндра, соединенный с валом двигателя, цилиндрический статор с входным и двумя выходными окнами прямоугольной формы, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, новым является то, выходные окна ротора и статора расположены на разных уровнях. Окна ротора и статора выполнены в виде многоугольников.The technical result is achieved by the fact that in the flow pulsator containing a hollow rotor in the form of a cylinder connected to the motor shaft, a cylindrical stator with input and two output windows of a rectangular shape located in mutually perpendicular planes, the new one is that the output windows of the rotor and stator are located on different levels. The windows of the rotor and stator are made in the form of polygons.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, 2, где:The essence of the utility model is illustrated in figure 1, 2, where:

Фиг.1 - пульсатор расхода;Figure 1 - flow pulsator;

Фиг.2 - сечение ротора.Figure 2 - cross section of the rotor.

1 - ротор; 2 - статор; 3 - левые окна статора; 4 - правые окна статора; 5 - входной трубопровод; 6 - правый трубопровод; 7 - левый трубопровод; 8 - корпус; 9 - муфта; 10 - редуктор; 11 - двигатель; 12 - блок управления.1 - rotor; 2 - stator; 3 - left stator windows; 4 - right stator windows; 5 - inlet pipeline; 6 - the right pipeline; 7 - the left pipeline; 8 - case; 9 - coupling; 10 - gear; 11 - engine; 12 - control unit.

Пульсатор расхода содержит входной трубопровод 5, выходные трубопроводы 6 и 7, статор 2, в котором установлен вращающийся вал двигателя 11 с закрепленным на нем цилиндрическим ротором 1. Входной трубопровод 5 соединен с правым 6 и левым 7 трубопроводами при помощи ротора 1 при определенных его положениях. Ротор 1 выполнен полым и имеет n-число окон, расположенных на разных уровнях. Статор 2 представляет собой пустотелый цилиндр с окнами, расположенными по образующей цилиндра на разных уровнях. Число окон статора 2 равно m. Статор 2 закреплен с корпусом 8, в котором в подшипниках установлен вал ротора 1. Ротор 1 является съемным и отсоединяется от статора 2, а также от The flow pulsator comprises an input pipe 5, output pipes 6 and 7, a stator 2, in which a rotating shaft of the engine 11 is mounted with a cylindrical rotor 1 mounted on it. The input pipe 5 is connected to the right 6 and left 7 pipelines by means of the rotor 1 at certain positions . The rotor 1 is made hollow and has an n-number of windows located at different levels. The stator 2 is a hollow cylinder with windows located along the generatrix of the cylinder at different levels. The number of stator windows 2 is m. The stator 2 is fixed with the housing 8, in which the shaft of the rotor 1 is installed in the bearings. The rotor 1 is removable and disconnected from the stator 2, as well as from

вала двигателя 11 с помощью муфты 9. Изменение частоты вращения ротора 1 осуществляется через редуктор 10, соединенный с блоком управления 12, к которому электрически подключен и двигатель 11.the shaft of the engine 11 using the clutch 9. The change in the rotational speed of the rotor 1 is carried out through a gearbox 10 connected to the control unit 12, to which the motor 11 is also electrically connected.

С целью получения различных форм пульсирующего потока жидкости число окон ротора 1 и статора 2 может быть различным. Так число окон ротора 1 может быть больше числа окон статора 2 (n>m) или наоборот, (n≤m).In order to obtain various forms of pulsating fluid flow, the number of windows of the rotor 1 and stator 2 may be different. So the number of windows of the rotor 1 may be greater than the number of windows of the stator 2 (n> m) or vice versa (n≤m).

Контролируемая жидкость по входному трубопроводу 5 поступает в полость статора 2 и через окна проходит по трубопроводам 6 и 7. В зависимости от расположения окон ротора 1 расход среды через окна может быть либо одинаковым, либо разным. При этом расход определяется площадью окна, не перекрытой в данный момент ротором.The controlled fluid through the inlet pipe 5 enters the cavity of the stator 2 and through the windows passes through the pipelines 6 and 7. Depending on the location of the windows of the rotor 1, the flow rate of the medium through the windows can be either the same or different. In this case, the flow rate is determined by the area of the window that is not currently blocked by the rotor.

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.The maximum flow rate of the liquid 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 blocked.

Для получения пульсаций расхода с различными законами изменения используют роторы 1 с различными формами окон, например, в форме различных многоугольников, например, прямоугольника, квадрата, параллелограмма, трапеции и т.д. Ширина прямоугольного окна в 2 раза больше радиуса цилиндра R, а длина окна составляет πR. Суммарный размер окон по окружности ротора 1 равен 2πR.To obtain flow pulsations with different laws of change, rotors 1 with various window shapes are used, for example, in the form of various polygons, for example, a rectangle, square, parallelogram, trapezoid, etc. The width of the rectangular window is 2 times the radius of the cylinder R, and the window length is πR. The total size of the windows around the circumference of the rotor 1 is 2πR.

Частота пульсаций обуславливается скоростью вращения ротора 1, а амплитуды - величиной расхода. Вследствие того, что суммарная площадь условного прохода окон при работе пульсатора остается постоянной (при n=m), перепада давления во входном трубопроводе не возникает, что сводит к минимуму искажения формы и амплитуды колебаний расхода и улучшает эксплуатационные характеристики пульсатора.The ripple frequency is determined by the speed of rotation of the rotor 1, and the amplitude is determined by the flow rate. Due to the fact that the total area of the conditional passage of the windows during the operation of the pulsator remains constant (at n = m), a pressure drop in the inlet pipe does not occur, which minimizes distortions in the shape and amplitude of flow fluctuations and improves the operational characteristics of the pulsator.

Для получения плавно изменяющихся пульсаций расхода с различными законами изменения и не допущение гидравлического удара окна ротора 1 To obtain smoothly changing flow pulsations with different laws of change and preventing water hammer of the rotor window 1

расположены на разных уровнях, причем уровни окон ротора 1 соответствуют уровням окон статора 2.located at different levels, and the levels of the windows of the rotor 1 correspond to the levels of the windows of the stator 2.

Пульсатор работает следующим образом.The pulsator operates as follows.

В блок управления 12 задают частоту вращения вала двигателя 11. При вращении вала двигателя 11 с укрепленным на нем цилиндрическим ротором 1 окна 3 и 4 статора 2 периодически совпадают с выходными окнами ротора 1, причем момент совмещения окон в левом и правом трубопроводах находится в противофазе, т.е. при полном совмещении одного из окон ротора 1 с окном выходного трубопровода, окно другого трубопровода в этот момент времени полностью закрыто. Это достигается при полном совмещении окон статора 2 с окнами ротора 1. Таким образом, если площадь одного окна статора 2 увеличивается, то площадь другого окна уменьшается и наоборот.In the control unit 12, the rotational speed of the motor shaft 11 is set. When the motor shaft 11 is rotated with the cylindrical rotor 1 mounted on it, the windows 3 and 4 of the stator 2 periodically coincide with the output windows of the rotor 1, and the moment when the windows are combined in the left and right pipelines is out of phase, those. when one of the windows of the rotor 1 is fully combined with the window of the outlet pipeline, the window of the other pipeline is completely closed at this point in time. This is achieved by fully combining the windows of the stator 2 with the windows of the rotor 1. Thus, if the area of one window of the stator 2 increases, then the area of the other window decreases and vice versa.

Выбирая ротор 1 с различными формами его окон, изменяют форму переменного генерируемого расхода. Для замены ротора 1 отсоединяют муфту 9 от вала двигателя 11, а затем отсоединяют и корпус 8.Choosing the rotor 1 with various forms of its windows, change the shape of the variable generated flow. To replace the rotor 1, the clutch 9 is disconnected from the shaft of the engine 11, and then the housing 8 is disconnected.

Таким образом, предложен пульсатор расхода, в котором расширение возможностей получения пульсаций расхода с различными законами изменения осуществляется за счет изменения форм окон ротора, расположенных на разных уровнях, при этом решение пульсатора несложно в исполнении, просто и надежно в работе.Thus, a flow pulsator is proposed in which the expansion of the possibility of obtaining flow pulsations with different laws of change is carried out by changing the shapes of the rotor windows located at different levels, while the solution of the pulsator is simple in execution, simple and reliable in operation.

Claims

1. A flow pulsator comprising a stator with input and output windows and a coaxially cylindrical hollow rotor installed in it, having an input window and output windows, characterized in that the output windows of the rotor n and stator m are located at different levels.

2. The flow pulsator according to claim 1, characterized in that the number of stator windows is greater than the number of rotor windows (m> n).

3. The flow pulsator according to claim 1, characterized in that the total number of stator windows does not exceed the total number of rotor windows (n≥m).

4. The flow pulsator according to claim 1, characterized in that the windows of the rotor and stator are made in the form of polygons.