Турбінний перетворювач витрати

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения расхода жидкостей и газов в закрытых напорных трубопроводах. Известен турбинный водосчетчик, содержащий корпус с узлом съема сигнала и измерительным каналом, внутри которого размещены лопастный струевыпрямитель с обтекателем, турбинка, расположенная в подшипниковых опорах и завихритель в виде лопастей, установленных между лопастями струевыпрямителя [1]. Основной недостаток данного водо-счетчика - изнашивание опор, что снижает верхний предел измерения и вынуждает ограничивать время работы на больших расходах, а также снижает точность измерения в результате износа опор. Более надежным является шариковый роторный расходомер с гидравлически взвешенным ротором в виде шара со сквозным диаметральным отверстием. Шар помещается в корпусе, проточная часть которого выполнена в виде цилиндрического канала, в передней части которого установлено сопло, а на выходе ограничитель [2]. Недостатком этого устройства является малый диапазон измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является турбинный датчик расхода, содержащий корпус, расположенную соосно входному патрубку гидродинамически уравновешенную турбинку, а также узел съема частоты вращения турбинки. При этом турбинка выполнена в виде диска с тангенциальными окнами на боковой поверхности, ее диаметр превышает диаметр входного канала, со стороны выходного патрубка диск выполнен с глухой стенкой, а со стороны входного патрубка конусным, при этом входной патрубок по форме повторяет входной торец турбинки, перед выходным патрубком закреплен экран [3]. Недостатком известного устройства является то, что для создания крутящего момента на малых расходах диаметр турбинки должен превышать диаметр трубопровода более чем в три раза, что ведет к увеличению габаритных размеров, увеличению металлоемкости и, следовательно, удорожанию устройства. С другой стороны, наличие глухой стенки в диске и экрана перед выходным патрубком увеличивает гидравлическое сопротивление датчика, что при увеличении расхода жидкости ведет к увеличению потери давления на нем. Это ограничивает верхний диапазон расхода. Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в расширении диапазона измерения, уменьшении гидравлических потерь, габаритных размеров. Поставленная задача решается тем, что в турбинном преобразователе расхода, содержащем корпус с цилиндрической проточной камерой, внутри которой последовательно расположены сопло, соосная проточной камере гидродинамически уравновешенная турбинка и ограничитель, а также закрепленный на корпусе узел съема частоты вращения турбинки. Согласно изобретению канал сопла выполнен в виде цилиндрического отверстия, диаметр которого со стороны входа измеряемой среды меньше, чем со стороны выхода, а переход от меньшего диаметра к большему выполнен в виде полусферы, сопло установлено таким образом, что между корпусом и соплом имеется проточный канал, поверхность обтекателя турбинки со стороны входа измеряемой среды выполнена в виде полусферы, переходящей в цилиндр меньшего диаметра, на котором расположены лопасти турбинки, при этом на лопасти турбинки может быть надето стабилизирующее кольцо. Наличие проточного канала между соплом и корпусом позволяет направить основной поток измеряемой среды на лопасти турбинки. При этом выполнение канала сопла в виде цилиндрических отверстий разного диаметра, - сопряженных полусферической поверхностью в сочетании с полусферической поверхностью обтекателя турбинки позволяет сформировать сужение струи потока и, следовательно, увеличение скорости измеряемой среды, что увеличивает динамический напор среды на лопасти турбинки. Установка иа лопасти турбинки стабилизирующего кольца обеспечивает устойчивое вращение турбинки на малых расходах. Сочетание указанных признаков позволяет расширить диапазон измерения, уменьшить гидравлические потери и габаритные размеры. На чертеже представлен общий вид турбинного преобразователя расхода. Турбинный преобразователь расхода состоит из корпуса 1 с цилиндрической проточной камерой 2, в которой расположено сопло 3, имеющее со стороны впуска измеряемой среды осевое цилиндрическое отверстие 4 меньшего диаметра, а со стороны выпуска - цилиндрическое отверстие 5 большего диаметра, при этом переходная поверхность между ними выполнена в виде полусферы 6. Между корпусом 1 и соплом 3 имеется проточный канал 7. За соплом 3 расположена турбинка 8, Обтекатель турбинки имеет полусферическую поверхность 9, переходящую в цилиндрическую поверхность 10 меньшего диаметра, на которой расположены лопасти 11. На лопасти 11 может быть надето стабилизирующее кольцо 12. В турбинку 8 встроены магниты 13. На корпусе закреплен узел съема сигнала 14. За турбинкой 8 расположен ограничитель 15. Турбинный преобразователь расхода работает следующим образом. Измеряемая среда, попадающая в корпус 1, разветвляется на два потока, через канал сопла 3 и через проточный канал 7. Профиль канала сопла 3 формирует струю, устанавливающую обтекатель турбинки 8 на оси потока. Среда, проходящая через сопло 3 и проточный канал 7, воздействуя на лопасти 11 приводит во вращение турбинку 8. При этом турбинка 8 переходит во взвешенное состояние и вращается не касаясь корпуса. Более устойчивое вращение турбинки 8 обеспечивает стабилизирующее кольцо 12. Узел съема 14 преобразует перемещение магнита 13 в сигнал, пропорциональный частоте вращения турбинки 8.