SU1095883A3 - Турбинный расходомер - Google Patents
Турбинный расходомер Download PDFInfo
- Publication number
- SU1095883A3 SU1095883A3 SU792765305A SU2765305A SU1095883A3 SU 1095883 A3 SU1095883 A3 SU 1095883A3 SU 792765305 A SU792765305 A SU 792765305A SU 2765305 A SU2765305 A SU 2765305A SU 1095883 A3 SU1095883 A3 SU 1095883A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- diameter
- flow
- hub
- impeller
- turbine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий аксиальную турбинку в виде ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопаст ми, установленную с возможностью вращени на валу между двум обтекател ми, хот бы один из которых имеет диаметр, больший диаметра ступицы, а также узел съема сигнала, о т л и- ч а ющ и и с тем, что, с целью повышени точности, на одном или обоих торцах ступицы турбинки со стороны обтекател , диаметр которого больше диаметра ступицы, неподвижно и соосно закреплена кольцева пластина, при этом диаметр пластины равен или меньше диаметра противосто щего обтекател .
Description
Изобретение относитс к средства дл измерени расхода и может быть использовано при измерени х как малов эких , так и высоков зких жидкостей , с соз ранением неизменной тсчностн .
Известен турбинньй расходомер, сдержащий аксиальную турОинку в виде ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопаст ми, установленную на подшипниковых опорах между двум обтекател ми, диаметр которых больше диаметра ступицы С11 и С 2Т.
Дл уменьшени вли ни в зкости жидкости, в известном расходомере вьтолнено в зкостное сопротивление в ступице турбинки (тормозное пространство ) и средства, обеспечивающие прохождение жидкости, в тормозное пространство.
Известные турбинные расходомеры имеют большое изменение погрешности измерени дл высоков зких текучих сред. Это обусловлено следующим
Между расходом О и угловой скоростью вращени турбинки Ш существует следующее соотношение.
w.;.Jf т
пр Qr.p.Q2
где oL - угол установки турбинных
лопаток относительно оси , трубы} г - средний радиус лопастной
решетки А - площадь кольца лопастной
решетки, ограниченного внут ренней и внешней окружност ми лопаток,
Tf - момент вращательного сопротивлени турбинки, вызванный в зкостью текучей среды;
Т, - момент вращательного сопротивлени турбинки, вызванный механическим сопротивлением;
f плотность текучей среды 3, Так как момент вращательного сопротивлени Ер вызван в зкостью текучей среды, то приведенное соотношение можот быть представлено в виде
Tj
Q г А q
Если коэффициент в зкости обозначить U , момент вращательного сопролени Т может быть представлен в висимости от условий течени слещим образом.
случае ламинарного течени , (3)
pQ-kHi-Cl - в случае переходного течени между
D/, ламинарным и турбулентным течени ми (4) р в случае турбулентного течени (5) Соответственно, отношение расхода угловой скорости вращени /q имеет д
tgo, ( (
ID . 11
случае ламинарного течени , (6)
iocL . (К -е--к, К,--гв случае переходно2 р-0
г.А го течени между ламинарным и турбулентным течени ми,
(7)
Цоо
в случае турбулент-k ,г .А ного теч-зни , (8)
Ьгде К, Kj,
константы,
-S- - характерный пара . метр, определ емый конструкцией.
Из уравнений (6), (7) и (8) видно ,- что |Q посто нно независимо от расхода О в случае турбулентного течени , вследствие чего погрешность измерени не возникает. Однако в случае лаютнарного или переходного течений /q вл етс функцией расхода Q, вследствие чего возникает погрешность , котора колеблетс в зависимости от расхода. Соответственно, в случае измерени малов зких текучих сред при помощи известных турбинйых расходомеров происходит небольшое изменение погрешности измерени , так как в малов зких текучих средах предполагаетс турбулентное течение из-за наличи области относительно малых расходов в диапазо е измерени расходов. В случае измерени высоков зких текучих сред при изменени х расхода значительно измен етс погрешность прибора, так как в таких средах течение в ламинарном режиме сохран етс до относительно высоких значений расхода , а область турбулентного течени в диапазоне измерени расходов hfana.
Кроме того, распределение скоростей в потоке различно при ламинарном , переходном и турбулентном течени х . Соответственно, точка прило жени момента вращени , действующего на лопатки, мен етс в соответст вии с состо нием течени , что приводит к изменению среднего радиуса г, вследствие чего погрешность прибора непосто нна. Наиболее близким к предлагаемому вл етс турбинный расходомер, содержащий аксиальную турбинку в виде ступицы, с неподвижно закрепленными на ней лопаст ми, установленну с возь1ожностью вращени между двум обтекател ми, хот бы один из которых имеет Диаметр, больший диаметра ступицы, а также узел съема сигнаЭднако известный расходомер не обеспечивает точного измерени при большом диапазоне работ. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Поставленна цель достигаетс тем, что в турбинном расходомере, содержащем аксиальную турбинку в ви де ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопаст ми, установленную с возможностью вращени на валу между двум обтекател ми, хот бы один из которых имеет диаметр, боль ший диаметр ступицы, а также узел съема сигнала, на одном или обоих торцах ступицы турбинки со стороны обтекател , диаметр которого больше диаметра ступицы, неподвижно и соос но закреплена кдльцева пластина, при этом диаметр пластины равен или меньше диаметра противосто щего ей обтекател . На фиг. 1 представлен турбинный расходомер, вид сбоку, одна ппастин закреплена на ступице турбинки пере задним обтекателем} на фиг. 2 - то же, одна пластина закреплена н.а сту пице турбинки за передним обтекателем; на фиг. 3 - торец турбинки с закрепленной кольцевой пластиной; на фиг. 4 - диаграмма распределени давлени в направлении течени жидкости на стенке трубы расходомера по фиг. 2i на фиг. 5 - турбинный расходомер с отверсти ми в заднем обтекателе, ввд сбоку/ на фиг. 6 диаграмма распределени давлени турбинного расходомера по фиг. 5; на фиг. 7 - турбинный расходомер с двум кольцевыми пластинами на с пице турбинки вид сбоку; на фиг. диаграмма распределени .давлени турбинного расходомера по фиг. 7. Турбинный расходомер (фиг. 1, 4, 5, 7) содержит цилиндрический корпус . 1,в котором на струенаправл ющих аппаратах 2 и 3, как на опорах, соос но установлен вал 4 и размещенные на нем (между струенаправл ющими аппаратами ) аксиальна турбинка 5 и обтекатели 6 и 7. Турбинка 5 состоит из ступицы 8 и жестко закрепленных на ней лопастей 9. В центральное отвррстие ступицы 8 вставлена и зафиксирована втулка 10, котора с возможностью вращени соприкасаетс с цапфой 11 вала 4. Передний обтекатель 6, расположенный на верхней по потоку стороне, имеет коническую форму и коаксиально закреплен на валу 4 ме зду турбинкой 5 и струенаправл кицим аппаратом 2.Упорные подшипники 12 и 13 закреплены в обращенных друг к другу торцовых поверхност х переднего и заднего обтекателей соответственно. Диаметр по меньшей мере одного из обтекателей больше диаметра ступицы турбинки. При этом со стороны обтекател , диаметр которого больше диаметра ступицы турбинки, на ступице 8 непо Е вижно установлена кольцева пластина 14 (15), диаметр которой равен шш меньше диаметра противосто щего ей обтекател . На наружной стенке корпуса 1 против зоны расположени лопастей турбинки 5 установлен узел съема сиг нала (чувствительна катушка) 16. Турбинный расходомер работает следующим образом. Высоков зка жидкость, поступающа в корпус Т расходомера, проходит через направл ющий аппарат 2 и далее передним обтекателем 6 направ л етс к лопаткам турбинки, враща ее. После этого жидкость перетекает в затурбинную область расходомера , в сторону заднего обтекател 7. В случае, если передний обтекатель 6 имеет диаметр, равный диаметру ступицы турбинки 5, а задний обтекатель 7 - больший диаметра ступицы , образующийс кольцевой участок обтекател 7, выступа за периферию ступицы в радиальном направлении , образует участок 17, оказывающий в зкостное сопротивление. В результате этого измер ема текуча среда затормаживаетс в пространст ве, ограниченном внешней периферий ной поверхностью ступицы 8 и участ ком 17, создающим в зкостное сопро тивление. Измер ема текуча среда, задер жива сь в указанном пространстве, обретает состо ние, при котором зн чительно утрачиваетс составл юща скорости в осевом направлении. По этой причине в зкостное сопротивле ние при ламинарном течении на лопа ках 9 развиваетс на их ближайшей части, вследствие чего к вращению турбинки 5 добавл етс момент вращательного сопротивлени К Q. . В св зи с этим момент вращатель ного сопротивлени Т турбинного расходомера может быть представлен следующим образом ламинарное тече„ ние, (За) л- Q - (переходное течение ) (4а) pQ + kjuQ (турбулентное течение ) , (5а) (О Отношение - имеет вид i- S-3/ V (л арное тече ние), (6а) Kj(переходное течение ), (7а) t|o6 (XJ -(турбулентное те 2 чение), (8а) Как видно из уравнений (6а, 7а и. 8а) , выражение К у добавл ет с к отношению угловой скорости к расходу в области турбулентного ;течени л. Однако в турбулентной области при больших расходах это выражение имеет пренебрежимо малую величину. Соответственно, в турбулентной области не происходит изменени характеристик погрешности измерени . При рассмотрении переходной области между ламинарным и турбулентным течени ми отношение |л вл етс посто нным независимо от величины расхода Q, вследствие чего характеристики погрешности измерени выравниваютс до области относительно малых расходов. Закреп ленна на ступице турбинка 5 (фиг. кольцева пластина 14 участвует в создании в зкостного сопротивлени , так как обращена к создающему застойную зону торцовому участку большого диаметра заднего обтекател 7. Одновременно пластина 14 воспринимает обратное давление, так как между нею и обтекателем 7 образуетс зазор . 18 относительно большой пшрины , а у внешней периферийной части застойной зоны жидкость задерживаетс наружной торцовой поверхностью обтекател 7 и затем протекает в зазор 18. Ввиду того, что пластина 14, воспринимающа обратное давление, расположена в пределах застойной зоны, она не подвергаетс воздействию скоростного напора, создаваемого течением жидкости. Благодар этому осевое усилие, действующее на турбинку 5 в направлении течени через лопасти 9, уравновешиваетс осевым усилием, действую цим в противоположном направлении, и турбинка вращаетс плавно, наход сь в плавающем состо нии . При этом за счет увеличени пластиной 14 площади торцовой поверхности ступицы 8 осевое усилие в направлении , противоположном направлению течени жидкости, увеличиваетс . На фиг. 2 показано расположение кольцевой пластины 15 дл случа , когда диаметр переднего обтекател больше диаметра ступицы, а диаметр заднего обтекател равен диаметру ступицы 8 турбинки 5. В этом варианте пластина 15, воспринимающа обратное давление, крепитс на турбинке 5 (фиг. 3) СО стороны переднего обтекател 6, создающего в зкостное давление и имеющего больший диаметр. . Как и в первом варианте пластина 15, создающа в зкостное сопротивление, имеет кольцевую форму (см. фиг. 3) и диаметр, равный.или меньший диаметра противолежащего обтекател . В св зи с этим жидкость, проход ща над участком 19 обтекател 6, создающим в зкостное сопротивление, и вводима в застойную зону, расположенную позади участка 19, давит на пластину 15, воспринимающую обратное давление, с ее задней стороны в направлении противоположном направлению течени . Обратное авление, приложенное к пластине 15, равно разности г.авлений Pg (фиг. 4), где Рд - статическое давление в промежуточной части (в точке М на фиг. 4) в осевом направлении турбинки 5, РО статическое дай ление у передней стороны (в точке В на фиг. 4) турбинки 5. Соответственно, осевое усилие в направлении течени , приложенное к турбинке 5 через лопатки 9, уменьшаетс или сводитс к нулю осевым усилием, получаемым из разности давлен1 - Ра и прилагаемым к пластине 15 в направлении, противоположном направлению течени , Турбинка 5 вследствие этого вращаетс плавно, нахрд сь в состо нии, при котором ступица 8 плавает между упорными подшипниками 12 и 13. Вьтолнение пластины 15, воспринимающей давление, с диаметром равным диаметру обтекател 6 или меньшим позвол ет ей предпочтительно восприн ть меньшее давление текучей среды и, следовательно, приложить к турбинке 5 только обратное давление Турбинный расходомер, представленный на фиг. 5, соответствует расходомеру по фиг. 1, однако в заднем обтекателе вьтолнено множество скво ных отверстий 20, расположенных в направлени х, параллельных валу 4. В этом варианте не, предусмотрен зазор между пластиной 14, воспринимающей давление, и обтекателем 7. Жидкость , мину внешний периферийный -участок заднего обтекател 7, подае с через отверстие 20 в пространств заключенное между левой поверхностью обтекател 7 и первой поверхностью турбинки 5. Следовательно, пластина 14, воспринимающа давление, и ступ ца 8 подвергаютс воздействию обрат ного давлени , создаваемого жидкост высокого давлени , поступающей или подаваемой с задней стороны потока. Давление определ етс разностью Р, Рр , где « - статическое давление в области заднего участка (в точке D на фиг. 6) обтекател 7; Pg - ста тическое давление у заднего участка (в точке Е на фиг. 6) турбинки 5. Так как статическое давление вдоль внешней периферийной поверхно ти обтекател 7 постепенно восстана ливаетс в направлении течени , величина обратного давлени (Рр РЬ) велика:. Поскольку воспринимающа давление поверхность ступицы 8 вл етс широкой, осевое усилие в направлени течени , воздействующее на турбинку 5 через лопасти 9, нейтрализуетс осевым усилием, создаваемым обратным дaвлeниeм(PJJ Pj) в направлении, противоположном направлению течени , вследствие чего также может быть достигнуто плавное вращение ротора, наход щегос в плавающем состо нии. В турбинном расходомере (фиг. 7) застойна зона образуетс во впадине, ограниченной передним 6 и задним 7 об-текател ми .Така застойна зона позвол ет эффективно увеличить момент вращательного сопротивлени турбинки 5. К турбинке 5 прикреплены пластины 14 и 15, воспринимающие обратное давление, и в обтекателе 7 выполнены сквозные отверсти 20. Следовательно , на пластину 15, расположенную с передней стороны потока, 66ратное давление (Р РМ дейртвует в направлении, противоположном направлению течени жидкости (Р - статическое давление в промежуточном участке (в точке М на фиг. 8) оси турбинки 5; Рд - статическое давление у передней стороны (в точке В на фиг. 8) турбинки 5). Одновременно к задней воспринимающей давление пластине 14 в направлении, противоположном направлению течени , прилагаетс обратное давление (Рд - Pg)i Р - статическое давление у задней стороны (в точке Е на фиг. В) турбинки 5; PJJ - статическое давление , поданное через сквозные отверс .ти 20 из области заднего торца (в точке D на фиг.8)обтекател 7.Пластины 14 и 15,расположенные в застойных зонах и образующие дополнительную застой-. ную зону между собой,способствуют не , только разгрузке подшипников турбинки, но и существенному увеличению в зкостного сопротивлени последней. Поскольку обратное давление, действующее на турбинку 5, воспринимаетс в двух точках, т.е. в точках расположени передней и задней воспринимающих давление пластин 14 и 15, то может быть получено суммарное обратное давление. Кроме того, воспринимаемое обратное давление может в упом йутых двух точках соответствующим образом регулироватьс , вследствие чего может быть создан такой турбинный расходомер, конструк цию которого можно легко изменить.
fPt/e. J
Ф119.5
Б
РЕ
Е фиг. f
Claims (1)
- ТУРБИННЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий аксиальную турбинку в виде ступицы с неподвижно закрепленными на ней лопастями, установленную с возможностью вращения на валу между двумя обтекателями, хотя бы один из которых имеет диаметр, больший диаметра ступицы, а также узел съема сигнала, о т л и· чающий с я тем, что, с целью повышения точности, на одном или обоих торцах ступицы турбинки со стороны обтекателя, диаметр которого больше диаметра ступицы, неподвижно и соосно закреплена кольцевая пластина, при этом диаметр пластины равен или меньше диаметра противостоящего обтекателя.SU ,ш 1095883
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12573076A JPS5350864A (en) | 1976-10-20 | 1976-10-20 | Turbine meter with viscous resistance generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1095883A3 true SU1095883A3 (ru) | 1984-05-30 |
Family
ID=14917353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792765305A SU1095883A3 (ru) | 1976-10-20 | 1979-05-18 | Турбинный расходомер |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5350864A (ru) |
SU (1) | SU1095883A3 (ru) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5136095Y2 (ru) * | 1971-03-30 | 1976-09-04 |
-
1976
- 1976-10-20 JP JP12573076A patent/JPS5350864A/ja active Pending
-
1979
- 1979-05-18 SU SU792765305A patent/SU1095883A3/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент US № 375757 кл. G 01 F 1/10, 1973. 2.Патент US № 3238776, кл. 73-3231, 1976. 3.naTeHt US № 3756079, кл. 73-231, 1973. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5350864A (en) | 1978-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2709366A (en) | Flow meter | |
US3934473A (en) | Fluid flow meter with counter rotating turbine impellers | |
US2709755A (en) | Flow meter | |
US4451207A (en) | Turbine rotor for a flow meter | |
JPS59109820A (ja) | 流体の流れを測定する装置 | |
US4155253A (en) | Turbine flowmeter | |
SU1095883A3 (ru) | Турбинный расходомер | |
US2934951A (en) | Mass flowmeter | |
US3559483A (en) | Flow meter | |
US4111046A (en) | Turbine meters | |
US3518881A (en) | Rotor balance system for turbine flowmeter | |
JPH0261688B2 (ru) | ||
JP3331212B2 (ja) | サーボ形容積式流量計 | |
RU2134866C1 (ru) | Устройство для измерения расхода вещества в напорном трубопроводе | |
US4242916A (en) | Turbine meter | |
SU883656A1 (ru) | Турбинный расходомер | |
US3533285A (en) | Mass flow meter (time lapse) | |
US3340737A (en) | Fluid vortex apparatus | |
RU2337321C1 (ru) | Турбинный расходомер | |
JPS6326725Y2 (ru) | ||
SU665210A1 (ru) | Турбинный преобразователь расхода | |
JPH0210417Y2 (ru) | ||
SU491832A1 (ru) | Преобразователь расхода | |
JPS6059525B2 (ja) | タ−ビンメ−タ | |
SU892214A1 (ru) | Способ измерени массового расхода среды |