SU771466A1

SU771466A1 - Ball-type flowmeter

Info

Publication number: SU771466A1
Application number: SU721850843A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Комаров; Борис Иванович Никитин; Михаил Данилович Силин; Нина Петровна Веялис
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
Priority date: 1972-11-27
Filing date: 1972-11-27
Publication date: 1980-10-15

Description

(54) ШАРИКОВЫЙ РАСХОДОМЕР(54) BALL FLOW METER

II

Изобретение относитс к области измерени расхода, а именно, к шариковым расходомерам . Прибор может быть использован в химической, нефт ной, энергетической и других област х промышленности.The invention relates to the field of flow measurement, namely, ball-type flow meters. The device can be used in chemical, petroleum, energy and other industries.

Известна конструкци шарикового расходомера , содержашего корпус, ступицу, струенаправл ющий аппарат, чувствительный элемент в виде шара, ограничительное кольцо и струевыпр митель 1. В данном расходомере с целью повышени надежности , срока службы и точности измерени в торцовой части ограничительного кольца направленной к чувствительному элементу, или в ступице выполнено кольцевое сопло, создаюшее поток, отжимающий шар от ограничительного кольца.The design of a ball-type flow meter containing a housing, a hub, a jetting apparatus, a sensitive element in the form of a ball, a restrictive ring and a spout 1 is known. In this flowmeter, in order to increase the reliability, service life and accuracy of measurement in the end portion of the restrictive ring directed to the sensitive element, or in the hub there is an annular nozzle, creating a flow that pushes the ball away from the restrictive ring.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что шар не освобожден от вли ни центробежной силы, котора вызывает трение шара о внутреннюю стенку корпуса. Это влечет за собой износ шара, а, следовательно , оказывает сушественное вли ние на срок службы прибора.The disadvantage of this construction is that the ball is not exempt from the centrifugal force that causes the ball to rub against the inner wall of the body. This entails wear of the ball, and, therefore, has a substantial effect on the service life of the device.

Известен шариковый расходомер дл измерени расхода жидкости, содержащий полый немагнитный корпус, с входным и выходным патрубками, обтекатель, причем диаметр корпуса и обтекател больше диаметра входного и выходного патрубков, ферромагнитный шар, струенаправл ющее устройство и узел съема сигнала, расположенный снаружи корпуса вблизи шараС2},A ball flow meter for measuring fluid flow is known, comprising a hollow non-magnetic body with inlet and outlet nozzles, a fairing, the diameter of the body and the fairing being larger than the diameter of the input and output nozzle, a ferromagnetic ball, a diverter and a pickup unit located outside the body near the ball C2} ,

В известном расходомере ферромагнитный шар, не разруженный от воздействи центробежной силы, вращаетс в плотно его облегающем торроидальном канале, который выполнен в обтекателе. Из-за этого шар испытывает значительное трение и износ по наружной поверхности, что снижает срок службы расходомера.In a known flow meter, a ferromagnetic ball, not unloaded from centrifugal force, rotates in its tightly fitting toroidal channel, which is made in the fairing. Because of this, the ball is experiencing significant friction and wear on the outer surface, which reduces the life of the flow meter.

Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение надежности и увеличение срока службы расходомера.The aim of the invention is to increase the reliability and increase the service life of the flow meter.

Эта цель достигаетс тем, что кольцевой измерительный канал выполнен в виде радиального зазора между стенкой корпуса и обтекателем со стороны выходного патрубка , в стенке корпуса и в обтекателе выполнены ограничительные канавки, а перед чувствительным элементом в выходном радиальном зазоре и во входном радиальном зазоре расположены направл ющие лопасти.This goal is achieved by the fact that the annular measuring channel is made in the form of a radial gap between the wall of the housing and the fairing on the side of the outlet nozzle, in the wall of the housing and in the fairing there are restrictive grooves, and in front of the sensitive element in the output radial clearance and in the input radial clearance there are guides blades.

Направл ющие лопасти выполнены поворотными вокруг осей, перпендикул рных радиусу обтекател .The guide blades are rotatable around axes perpendicular to the radius of the fairing.

На фиг. 1 представлена схема описанного расходомера; на фиг. 2 - картина сил, действующих на щар.FIG. 1 shows the scheme of the described flow meter; in fig. 2 - a picture of the forces acting on the ground.

Расходомер содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, обтекатель 3, образующий с корпусом входной радиальный канал 4 и выходной канал 5 в виде радиального зазора между стенкой корпуса и обтекателем со стороны выходного патрубка. Во входном и выходном радиальных каналах расположены направл ющие лопасти 6 и 7, в выходном радиальном канале расположен чувствительный элемент (щарик) 8. В обтекателе и стенке корпуса выполнены направл ющие канавки 9 и 10. Вблизи от щара на корпусе расположен узел съема сигнала 11, св занный с преобразователем 12.The flow meter includes a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 with nozzles, a fairing 3, which forms with the housing an inlet radial channel 4 and an output channel 5 in the form of a radial clearance between the wall of the housing and the fairing on the side of the outlet nozzle. Guiding blades 6 and 7 are located in the input and output radial channels, a sensitive element (ball) 8 is located in the output radial channel. Guiding grooves 9 and 10 are made in the fairing and the wall of the body. associated with the converter 12.

Расходомер работает следующим образом .The flow meter works as follows.

Поток измер емой среды через патрубок 1 попадает в корпус и далее, обход со всех сторон обтекатель 3, в результате взаимодействи с лопаст ми струенаправл ющего устройства - лопастей 6 и 7 приобретает винтообразное движение. Движущийс поток увлекает за собой щар 8, свободно расположенный в канавках. Скорость вращени шара, пропорциональна расходу, фиксируетс в виде электрических импульсов бесконтактным узлом съема сигнала 11 и по линии св зи передаетс в преобразователь 12, в котором преобразуетс в один из стандартных электрических сигналов.The flow of the measured medium through the nozzle 1 enters the body and further, bypassing the fairing 3 from all sides, as a result of interaction with the blades of the diverting device - the blades 6 and 7 acquire a helical motion. The moving stream carries along the slit 8, freely located in the grooves. The speed of rotation of the ball, proportional to the flow rate, is recorded in the form of electrical pulses by a contactless pickup unit 11 and transmitted via a communication line to a converter 12, which is converted into one of the standard electrical signals.

Использование в конструкции направл ющих лопастей 6 позвол ет осуществить предварительную закрутку потока перед основными направл ющими лопаст ми 7 и тем самым более плавно воздействовать на поток измер емой среды, отклон его на требуемый узел. Это позвол ет снизить потери напора в расходомере. Дл изменени степени воздействи закрутки на шар лопасти выполнены поворотными вокруг осей, перпендикул рных радиусу обтекател .The use of guide vanes 6 in the design allows pre-spinning of the flow before the main guide blades 7 and thereby more smoothly affecting the flow of the measured medium, rejecting it on the required node. This reduces the head loss in the flow meter. To change the degree of twist action on the ball, the blades are made rotary around axes perpendicular to the radius of the fairing.

Картина сил, действующих на шар, следующа (фиг. 2).The picture of the forces acting on the ball is as follows (Fig. 2).

Со стороны потока на шар действует сила динамического воздействи (F), увлекающа шар за потоком. Кроме того на шар будут действовать: центробежна сила(Ри,), сила веса, силы трени шара о детали корпуса , а также силы Магнуса и Кориолиса.On the flow side, the ball is acted upon by a dynamic force (F), which carries the ball after the flow. In addition to the ball will act: centrifugal force (Pu,), the force of weight, the force of friction of the ball on the hull parts, as well as the force of Magnus and Coriolis.

Однако, благодар использованию дл изготовлени шаров материалов с плотностью, близкой к плотности измер емой среды, а также с малым коэффициентом трени относительно деталей корпуса расходомеров, действие на шар силы веса, силы трени , а также сил Магнуса и Кориолиса можно свести к минимуму.However, due to the use of materials with a density close to the density of the medium being measured, as well as a low coefficient of friction relative to the body parts of the flowmeters, the effect of the force on the ball, the force of friction, and the forces of Magnus and Coriolis can be minimized.

В этом случае наибольшее вли ние на шар будут оказывать сила динамическогоIn this case, the force on the ball will have the greatest effect on the ball.

воздействи потока РП и центробежна силаРц Угол Д под которым на щар действует сила динамического воздействи Fp , определ етс углом наклона лопастей 6 и 7. Сила Fn может быть разложена на две составл ющие: одна из низ - заставл ет шар вращатьс по окружности, друга FJ-JQ - действует по радиусу к центру вращени , т. е. в сторону, противоположную действию на шар центробежной силы F.the impact of the flow of the RP and the centrifugal force of the Angle D at which the force is acted upon by the dynamic force Fp is determined by the angle of inclination of the blades 6 and 7. The force Fn can be decomposed into two components: one of the bottom causes the ball to rotate around the circumference, the other FJ -JQ - acts radially to the center of rotation, i.e., in the direction opposite to the centrifugal force F applied to the ball

Угол наклона лопастей направл ющегоThe angle of the blades of the guide

аппарата () шарикового расходомера выбираетс таким образом, чтобы соблюдалось равенство FU, Fno . В результате этого на шар будет действовать только та часть силы „, котора заставл ет его вращатьс по круговой орбите, и одновременно устран етс действие сил и FU, , которые вызывают трение и износ шара, в результате этого увеличиваетс срок службы расходомера.the apparatus () of the ball flow meter is selected in such a way that the equality of FU, Fno is observed. As a result, the ball will be affected only by that part of the force, which causes it to rotate in a circular orbit, and at the same time the action of forces and FU, which cause friction and wear of the ball, is eliminated, as a result, the service life of the flow meter increases.

Claims

Testing on dummies of ball-type flowmeters with balls of various materials showed that there are such angles of inclination of the blades of the guide vane at which the radial forces acting on the ball are balanced. The magnitude of the angles is from 35 ° to 57 °. As tests have shown, in this case, the ball is almost eliminated in the flow meter and the life of the instruments is at least 25,000 hours. Invention Formula

0 1. Ball flowmeter containing non-magnetic housing with inlet and outlet nozzles, located in the hull of the fairing, and the housing and fairing are made with a diameter greater than the diameter of the input and output nozzles, and

5, the cowl panel forms an input radial channel with the housing, a shchar sensing element located in the annular measuring channel, and a signal pickup unit located outside the housing near the shara, characterized in that, in order to increase reliability and increase the life of the flow meter, the annular measuring channel made in the form of a radial clearance between the wall of the housing and the fairing on the side of the outlet nozzle,

5, the wall of the housing and (or) in the fairing are made with restrictive grooves, and the guide vanes are located in front of the sensitive element in the output radial clearance and (or) in the input radial clearance.

2. Ball flowmeter according to claim 1, characterized in that the guide blades are rotatable around axes perpendicular to the radius of the fairing. Information sources,

J taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 231138, cl. G 01 F 1/10, 1964.

2. Japanese Patent No. 44-20898,

cl. 108 D 2, G 01 F 1/10, 1969 (prototype).