RU93527U1

RU93527U1 - TURBINE FLOW METER

Info

Publication number: RU93527U1
Application number: RU2009142052/22U
Authority: RU
Inventors: Петр Федорович Коротков
Original assignee: Петр Федорович Коротков
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Турбинный расходомер, содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с устройством гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух торцевых конических буртиков с закрепленными на ней лопастями и кольцевым телом сопротивления; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, отличающийся тем, что в торцевой части ребер струенаправляющего аппарата со стороны турбинки выполнено углубление (например, кольцевой формы), внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра кольцевого тела сопротивления, а внешний диаметр больше внешнего диаметра кольцевого тела сопротивления, при этом винтовой шаг лопастей турбинки, расположенных между кольцевым телом сопротивления и ступицей, может быть больше или меньше винтового шага лопастей турбинки на внешней стороне кольцевого тела сопротивления, а длина кольцевого тела сопротивления больше осевой длины лопастей турбинки. A turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel in which a flow guide device is arranged in series, made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with a hydrodynamic balancing device in the form of one or two end conical beads with blades fixed to it and an annular resistance body; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal, characterized in that a recess (for example, of an annular shape) is made in the end part of the ribs of the flow guide apparatus from the side of the turbine, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the annular resistance body, and In this case, the screw pitch of the turbine blades located between the annular resistance body and the hub may be greater or less than the screw pitch of the turbine blades on the outside no resistance annular body, and the length of the annular body is greater than the resistance of the axial length of the impeller blades.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована, в частности, для измерения расхода жидкостей и газов.The utility model relates to measuring technique and can be used, in particular, for measuring the flow rate of liquids and gases.

Известен турбинный преобразователь расхода (SU 1597560 А1, кл. G01F 1/10, 20.05.86), содержащий корпус, внутри которого последовательно расположены входной струенаправляющий аппарат с компенсатором осевого усилия в виде каналов, наклоненных по отношению к лопастям турбинки на угол 7-20°, при этом площадь каналов составляет 2-6% площади проходного сечения на входе крыльчатки, которая имеет профилированные передние поверхности лопастей.Known turbine flow transducer (SU 1597560 A1, class G01F 1/10, 05.20.86), comprising a housing, inside of which there is sequentially located an input flow guide apparatus with axial force compensator in the form of channels inclined relative to the turbine blades by an angle of 7-20 °, while the area of the channels is 2-6% of the passage area at the inlet of the impeller, which has profiled front surfaces of the blades.

Недостатком такого устройства является отсутствие гидродинамического уравновешивания турбинки.The disadvantage of this device is the lack of hydrodynamic balancing of the turbine.

Известен турбинный преобразователь расхода, (RU 2360218 C1, G01F 1/12, 21.11.2007), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором между двумя обтекателями с возможностью вращения и осевого перемещения расположена турбинка, выполненная в виде ступицы с прикрепленными к ней лопастями и одним или двумя торцевыми коническими буртиками, при этом лопасти турбинки выполнены с уменьшением их осевой длины по высоте лопастей от периферии к ступице так, что шаговое перекрытие по высоте лопастей с учетом их толщины уменьшается от периферии к ступице.A known turbine flow transducer, (RU 2360218 C1, G01F 1/12, 11/21/2007), comprising a housing with a measuring channel in which a turbine made in the form of a hub with blades attached to it is located between two fairings with the possibility of rotation and axial movement one or two end conical beads, while the turbine blades are made with decreasing their axial length along the height of the blades from the periphery to the hub so that the stepwise overlap along the height of the blades, taking into account their thickness, decreases from the periphery to the hub.

Недостатком такого преобразователя является недостаточная чувствительность к малым расходам.The disadvantage of this converter is the lack of sensitivity to low costs.

Известен турбинный расходомер (а.с. СССР №611113, кл. G01F 1/12, 15.06.78.), содержащий корпус с измерительным каналом; входной обтекатель с устройством для снижения влияния вязкости среды; выходной обтекатель; турбинку, на лопастях которой со стороны входа потока установлено профилированное кольцо с наружной поверхностью, расширяющейся в направлении потока, образующее кольцевые зазоры соKnown turbine flowmeter (AS USSR No. 611113, class G01F 1/12, 06/15/78.), Comprising a housing with a measuring channel; inlet cowl with a device to reduce the influence of viscosity of the medium; output fairing; a turbine, on the blades of which, from the inlet side of the flow, a profiled ring is installed with an outer surface expanding in the direction of flow, forming annular gaps with

ступицей турбинки и с входным обтекателем, а на стенке измерительного канала напротив профилированного кольца выполнен кольцевой выступ.a hub of the turbine and with an inlet cowl, and an annular protrusion is made on the wall of the measuring channel opposite the profiled ring.

Конструкция такого расходомера не обеспечивает полного гидродинамического уравновешивания турбинки во всем диапазоне расходов, имеет повышенные потери напора в связи с уменьшением проходного сечения в области кольцевого выступа и профилированного кольца. Эксплуатационным недостатком являются малые зазоры между профилированным кольцом и входным обтекателем.The design of such a flow meter does not provide complete hydrodynamic balancing of the turbine over the entire flow range, has increased pressure losses due to a decrease in the bore in the region of the annular protrusion and the profiled ring. The operational disadvantage is the small gaps between the profiled ring and the inlet cowl.

Известен турбинный расходомер (а. с.СССР №970112, кл. G01F 1/10, 28.08.80), содержащий корпус с калиброванным каналом и установленными в нем аксиальной турбинкой, имеющей возможность вращения и осевого перемещения, входным и выходным струенаправляющими аппаратами, устройством для гидродинамического уравновешивания турбинки, выполненным в виде двух колец, установленных в проточной части канала непосредственно одно против другого с зазором между торцами, причем, одно из них имеет расширяющийся в направлении потока профиль сечения и установлено неподвижно, а второе, имеющее сужающийся профиль, жестко закреплено на лопастной решетке турбинки.A known turbine flow meter (a.s.SSSR No. 970112, class G01F 1/10, 08/28/80), comprising a housing with a calibrated channel and an axial turbine mounted therein, having the possibility of rotation and axial movement, input and output directional devices, device for hydrodynamic balancing of the turbine, made in the form of two rings installed in the flowing part of the channel directly against one another with a gap between the ends, moreover, one of them has a section profile expanding in the direction of flow and not installed movably, and the second, having a tapering profile, is rigidly fixed to the blade of the turbine.

В таком расходомере не обеспечивается надежное гидродинамическое уравновешивание, достаточная точность измерения и ресурс работы.Such a flowmeter does not provide reliable hydrodynamic balancing, sufficient measurement accuracy and a service life.

В другом расходомере (а.с. СССР №1139971 А, кл. G01F 1/10, 15.02.85.), кольца для гидродинамического уравновешивания турбинки закреплены на струевыпрямителе и лопастной решетке в пределах 0.9-1.2 среднеквадратичного диаметра турбинки.In another flow meter (AS USSR No. 1139971 A, class G01F 1/10, 02/15/85.), Rings for hydrodynamic balancing of the turbine are mounted on the jet straightener and blade blade in the range of 0.9-1.2 rms diameter of the turbine.

В этом расходомере, несмотря на некоторое увеличение ресурса работы и точности измерения, не обеспечивается надежная гидродинамическая разгрузка турбинки во всем диапазоне расходов.In this flowmeter, in spite of a slight increase in the service life and measurement accuracy, reliable hydrodynamic unloading of the turbine in the entire flow range is not ensured.

Известен турбинный расходомер (RU 2 350909 C1, G01F 1/10, 15.05.2007), содержащий 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, выполненным в виде тела обтекания, закрепленного осесимметрично на ребрах входного струевыпрямителя перед турбинкой и тела сопротивления (например, кольца), закрепленного осесимметрично на лопастях турбинки против тела обтекания. При этом, внешний диаметр тела сопротивления больше внешнего диаметра тела обтекания или внутренний диаметр тела сопротивления меньше внутреннего диаметра тела обтекания.A well-known turbine flow meter (RU 2 350909 C1, G01F 1/10, 05/15/2007), comprising a housing with a measuring channel and an axial turbine mounted therein, having the possibility of rotation and axial movement, input and output flow rectifiers with fairings, a hydrodynamic balancing device made in the form of a body of flow around, mounted axisymmetrically on the edges of the input flow straightener in front of the turbine and a body of resistance (for example, rings), mounted axisymmetrically on the blades of the turbine against the body of flow. Moreover, the external diameter of the resistance body is greater than the external diameter of the flow body or the internal diameter of the resistance body is less than the internal diameter of the flow body.

Недостатком такого расходомера является узкий диапазон расходов, в которых обеспечивается устойчивое гидродинамическое уравновешивание турбинки.The disadvantage of this flow meter is the narrow range of flow rates in which a stable hydrodynamic balancing of the turbine is ensured.

В качестве прототипа выбран турбинный расходомер (RU 2324146 С, G01F 1/12, 25.05.2006), содержащий корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат с обтекателем; турбинка в виде ступицы с закрепленными на ней лопастями, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения с устройством гидродинамического уравновешивания в виде кольцевого тела обтекания, установленного со стороны выхода, при этом в передней части турбинки выполнено кольцевое углубление внешним диаметром больше диаметра переднего обтекателя и внутренним диаметром меньше диаметра внутреннего углубления в переднем обтекателе, а диаметр передней части ступицы турбинки может быть больше диаметра задней части ступицы турбинки.As a prototype, a turbine flow meter (RU 2324146 C, G01F 1/12, 05/25/2006) was selected, comprising a housing with a measuring channel in which the following are sequentially placed: a directing apparatus with a cowl; a turbine in the form of a hub with blades fixed on it, mounted with the possibility of axial movement and rotation with a hydrodynamic balancing device in the form of an annular flow body installed on the outlet side, while in the front of the turbine an annular recess is made with an outer diameter larger than the diameter of the front fairing and inner diameter smaller than the diameter of the inner recess in the front fairing, and the diameter of the front of the hub of the turbine may be larger than the diameter of the rear of the hub of the turbine APIS.

В этом расходомере не обеспечивается достаточная радиальная устойчивость турбинки в широком диапазоне расходов.This flowmeter does not provide sufficient radial stability of the turbine in a wide range of flow rates.

Предложенная полезная модель направлена на достижение технического результата, обеспечение надежности гидродинамического уравновешивания турбинки в широком диапазоне измеряемых расходов, в том числе и на максимальных расходах, расширение диапазона измерений, повышение чувствительности на малых расходах, повышение точности измерений, увеличение ресурса работы, снижении потерь напора.The proposed utility model is aimed at achieving a technical result, ensuring the reliability of hydrodynamic balancing of the turbine in a wide range of measured flow rates, including at maximum flow rates, expanding the measurement range, increasing sensitivity at low flow rates, increasing measurement accuracy, increasing the operating life, and reducing pressure losses.

Указанный технический результат достигается в турбинном расходомере, содержащем корпус с измерительным каналом, в котором последовательно размещены: струенаправляющий аппарат, выполненный в виде ребер, расположенных на переднем обтекателе; турбинка, установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, представляющая из себя ступицу с устройством гидродинамического уравновешивания в виде одного или двух торцевых конических буртиков с закрепленными на ней лопастями и кольцевым телом сопротивления; струевыпрямитель с задним обтекателем; преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал, в котором в торцевой части ребер струенаправляющего аппарата со стороны турбинки, выполнено углубление (например, кольцевой формы), внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра кольцевого тела сопротивления, а внешний диаметр больше внешнего диаметра кольцевого тела сопротивления, при этом винтовой шаг лопастей турбинки, расположенных между кольцевым телом сопротивления и ступицей может быть больше или меньше винтового шага лопастей турбинки на внешней стороне кольцевого тела сопротивления, а длина кольцевого тела сопротивления может быть больше осевой длины лопастей турбинки.The specified technical result is achieved in a turbine flow meter, comprising a housing with a measuring channel, in which are sequentially placed: flow guide apparatus made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with a hydrodynamic balancing device in the form of one or two end conical beads with blades fixed to it and an annular resistance body; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal, in which a recess (for example, an annular shape) is made in the end part of the ribs of the jet guide from the side of the turbine, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the annular resistance body, and the outer diameter is larger than the outer diameter of the annular resistance body, the screw pitch of the turbine blades located between the annular body of resistance and the hub can be more or less than the screw pitch of the turbine blades on the outer side of the ring th body of resistance, and the length of the annular body of resistance may be greater than the axial length of the blades of the turbine.

Предлагаемый турбинный расходомер содержит корпус 1 с измерительным каналом 2, в котором расположены: струенаправляющий аппарат в виде ребер 3 с передним обтекателем 4; турбинка 5 с закрепленными лопастями и кольцевым телом сопротивления 6,The proposed turbine flow meter comprises a housing 1 with a measuring channel 2, in which are located: a flow guide apparatus in the form of ribs 3 with a front cowl 4; turbine 5 with fixed blades and an annular resistance body 6,

установленная с возможностью осевого перемещения и вращения, ступица 7 с устройством гидродинамического уравновешивания в виде конического буртика; струевыпрямитель с обтекателем 8 и преобразователь вращения турбинки в выходной сигнал 9. В торцевой части ребер струенаправляющего аппарата выполнено кольцевое углубление.mounted with the possibility of axial movement and rotation, the hub 7 with a hydrodynamic balancing device in the form of a conical bead; a jet straightener with a fairing 8 and a converter for rotating the turbine into an output signal 9. An annular recess is made in the end part of the ribs of the directing apparatus.

Турбинный расходомер работает следующим образом. При движении измеряемой среды по каналу 2 через струенаправляющий аппарат 3, в зазоре между передним обтекателем 4 и ступицей 7 турбинки 6, создается пониженное статическое давление. На торцевую часть ступицы турбинки за коническим буртиком действует динамический напор. В результате появляется сила, действующая на турбинку против потока. Турбинка начинает перемещаться в сторону переднего обтекателя. Кольцевое тело сопротивления входит в кольцевое углубление в торцевой части ребер струенаправляющего аппарата и делит поток между измерительной камерой и передним обтекателем на два кольцевых потока. Это дает возможность сформировать оптимальную эпюру распределения скоростей потоков, действующих на лопасти турбинки, и повысить степень турбулентности. Выбор винтового шага лопастей турбинки, расположенных между кольцевым телом сопротивления и ступицей, и винтового шага лопастей турбинки на внешней стороне кольцевого тела сопротивления выравнивает статическую характеристику расходомера. Все это позволяет повысить чувствительность и расширить диапазон измерений в сторону малых расходов. При движении турбинки против потока увеличивается гидродинамическое сопротивления и сила, действующая на турбинку по потоку, возрастает. При этом увеличивается зазор между торцом ступицы и задним обтекателем, что приводит к уменьшению силы динамического напора, действующего на турбинку против потока. Силы, действующие на турбинку по потоку и против потока, уравновешиваются.Turbine flowmeter operates as follows. When the measured medium moves along the channel 2 through the jetting apparatus 3, a reduced static pressure is created in the gap between the front fairing 4 and the hub 7 of the turbine 6. A dynamic pressure acts on the end part of the hub of the turbine behind the conical bead. The result is a force acting on the turbine against the flow. The turbine begins to move towards the front fairing. The annular body of resistance enters the annular recess in the end part of the ribs of the jet guide and divides the flow between the measuring chamber and the front cowl into two annular flows. This makes it possible to form an optimal diagram of the distribution of flow velocities acting on the blades of the turbine, and to increase the degree of turbulence. The selection of the screw pitch of the impeller blades located between the annular resistance body and the hub, and the screw pitch of the impeller blades on the outside of the annular resistance body aligns the static characteristic of the flowmeter. All this allows you to increase sensitivity and expand the measurement range in the direction of low costs. When the turbine moves against the flow, the hydrodynamic resistance increases and the force acting on the turbine in the flow increases. This increases the gap between the end face of the hub and the rear fairing, which leads to a decrease in the force of the dynamic pressure acting on the turbine against the flow. The forces acting on the turbine upstream and downstream are balanced.

Указанное техническое решение позволяет получить турбинный расходомер с гидродинамически уравновешенной турбинкой в широком диапазоне расходов, расширить диапазон измерений, повысить чувствительность, увеличить ресурс работы.The specified technical solution allows to obtain a turbine flowmeter with a hydrodynamically balanced turbine in a wide range of flow rates, to expand the measurement range, increase sensitivity, increase the service life.

Claims

A turbine flowmeter comprising a housing with a measuring channel in which a flow guide device is arranged in series, made in the form of ribs located on the front fairing; a turbine mounted with the possibility of axial movement and rotation, which is a hub with a hydrodynamic balancing device in the form of one or two end conical beads with blades fixed to it and an annular resistance body; rear cowl jet straightener; a converter for rotating the turbine into an output signal, characterized in that a recess (for example, of an annular shape) is made in the end part of the ribs of the flow guide apparatus from the side of the turbine, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the annular resistance body, and In this case, the screw pitch of the turbine blades located between the annular resistance body and the hub may be greater or less than the screw pitch of the turbine blades on the outside no resistance annular body, and the length of the annular body is greater than the resistance of the axial length of the impeller blades.