ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Скоростные тахометрические расходомеры из "Измерения при теплотехнических исследованиях " При универсальной электроизмерительной части расходомера основные метрологические и эксплуатационные свойства прибора определяются особенностями первичных преобразователей. Конструктивно скоростные тахометрические преобразователи выполняются либо с роторами в виде осевых или тангенциальных миниатюрных крыльчатых турбинок, либо со свободно вращающимися шариками (рис. 148). Прямолопастные осевые турбинки и шарики приводятся в движение с помощью предварительной закрутки потока в тангенциальных камерах или на неподвижных винтовых шнеках. Встречаются конструкции (обычно малых калибров), в которых создается предварительная закрутка потока [29]. В тангенциальных турбинных преобразователях ротор вращается вокруг оси, перекрещивающейся с осью потока лопасти турбинки выполняются в виде пластин или чашечек. Поток жидкости поступает на лопасти ротора через направляющий аппарат — одноструйный или многоструйный первый предпочтительнее при малых диаметрах трубопровода, второй — при средних и больших. В шариковых тахометрических преобразователях увлекаемый закрученным потоком жидкости шарик движется со скоростью, пропорциональной окружной скорости потока и, следовательно, его объемному расходу. Центробежные силы удерживают шарик на периферии камеры преобразователя и препятствуют уносу его потоком. Шариковые преобразователи уступают крыльчатым в точности [погрешность порядка (1,5—2,0)% ], имеют повышенные гидравлические потери и узкий диапазон линейности статической характеристики, но зато работоспособны при значительных загрязнениях потока. [c.352] Исследование обобщенных статических характеристик тахометрических преобразователей с осевыми крыльчатками позволило наметить весьма эффективные принципы расширения нормального диапазона работы расходомеров (т. е. расширения области автомодельности по числу Ке). В основу этих методов заложено использование закона изменения I = (Ке) (см. рис. 27) для создания дополнительных моментов, прикладываемых к ротору преобразователя. [c.359] На основе исследований НИИтеплоприбора разработан нормальный ряд расходомеров типа Сатурн , предназначенных для измерения расходов нейтральных и агрессивных жидкостей, чистых и с твердыми включениями. Приборы рассчитаны на пределы измерения от 0—2,5 до 0—250 м /ч, при избыточном давлении в трубопроводе до 64-10 Па. Предельная погрешность расходомеров 1,6— 2,5% от верхнего значения предела измерения в диапазоне 25— 100% шкалы. [c.362] Наименее удовлетворительно решается вопрос о типе и конструкции подшипниковых узлов ротора. Условия работы микроподшипников в тахометрических преобразователях чрезвычайно тяжелы. Частоты вращения роторов колеблются от 1500 дО 35 ООО об/мин и более смазка осуществляется только измеряемыми средами, большинство из которых для этого просто не пригодны (кислоты, криогены, сухие газы и пр.). Подшипники испытывают большие нагрузки, вызванные неравномерностью воздействия потока и дисбалансом масс ротора. [c.366] На рисунках табл. 32 представлены типичные схемы расположения опор роторов. В преобразователях малых расходов используются подшипники скольжения из часовых камней, графита или фторопласта в преобразователях средних калибров (до 60—80 мм) устанавливаются пластмассовые подшипники скольжения или специальные шарикоподшипники в крупных преобразователях—стандартные или специальные шарикоподшипники. Рисунки табл. 33 дают представление об основных схемах выполнения подшипниковых узлов. [c.366] Недостаток всех типов подшипников заключается в непостоянстве момента трения и интенсивности износа подшипников, вызывающем дрейф статических характеристик и ограничивающим ресурс работы. Поэтому при эксплуатации расходомера приходится прибегать к частому повторному градуированию, что еще более сокращает полезный срок службы. Стабилизация характеристик преобразователей возможна при использовании гидравлической разгрузки опорных подшипников или при отказе от опор и выполнении роторов в виде полностью уравновешенных плавающих элементов. [c.366] Наиболее подвери ен износу упорный подшипник, воспринимающий осевую составляющую силы воздействия потока. Разгрузка этого подшипника осуществляется различными способами (рис. 156). [c.367] Для разгрузки подшипников от осевого усилия по схеме рис. 156, а предусматривается установка двух магнитов (в роторе и ступице заднего направляющего аппарата), направленных друг к другу одноименными полюсами. Для увеличения отталкивающего усилия с ростом расхода магнит в направляющем аппарате перемещается навстречу ротору с помощью рычага, представляющего собой поворотный чувствительный элемент расходомера обтекания В схеме на рис. 156, б ротор поддерживается во взвешенном состоянии за счет принудительной подкачки жидкости в зазоре между подшипниками и осью Входной подшипник выполнен в виде двойного коноида, вращающегося в гнезде такой же формы. Давлением подкачки коноид удерживается в среднем положении контактное трение отсутствует. В схеме на рис.156, в [163] повышенное давление в зазоре упорного подшипника создается за счет давления торможения набегающего потока. Жидкость нагнетается сюда с входной стороны преобразователя через канал, проходящий сквозь передний струе-выпрямитель, передний подшипник и тело ротора. [c.367] В схеме на рис. 156, г для создания осевой противодействующей силы также использован скоростной напор движущейся жидкости. [c.367] В схемах [174] (рис. 156, е, ж) применен принципиально иной метод гидродинамической разгрузки упорного подшипника Здесь в зоне ротора искусственно создается (за счет сужения потока) неравномерное поле статического давления так, что равнодействующая сил давления направлена навстречу потоку. Осевая неравномерность поля статического давления обеспечивает таким образом движение ротора против потока. Для обеспечения равновесия ротора необходим регулятор положения, создающий силу в направлении потока в крайнем левом положении ротора. В схеме (рис. 156, е) в этом положении ротор запирает сужающее устройство и силами скоростного напора отодвигается вправо. В схеме (рис. 156, ж) аналогичный эффект достигается за счет неравенства наибольшего диаметра переднего обтекателя и диаметра юбочки ротора. Последняя схема широко используется на практике и хорошо зарекомендовала себя. Разгрузка упорного подшипника положительно сказывается на характеристиках преобразователя, увеличивает его срок службы, но не снимает эффектов, связанных с биением и трением в радиальных подшипниках. [c.369] В ЛМИ разработано и исследовано несколько различных по схемам тахометрических преобразователей с роторами, полностью уравновешенными гидродинамическими силами, без каких-либо подшипниковых опор. Прибор (рис. 157, а), предложенный в 1959 г. Ю. Н. Герулайтисом, представляет собой комбинацию крыльчато-тахометрического преобразователя с ротаметром. Здесь расход определяется по частоте вращения ротора, а обтекаемое тело ротаметра играет роль груза, уравновешивающего силы, сносящие ротор. При большой конусности трубок (1 5—1 10) осевое вертикальное перемещение ротора невелико, и поэтому создание вторичного преобразователя не встречает затруднений. Проведенные испытания полностью подтвердили высокие метрологические качества такого датчика, способность работы в диапазоне изменения расходов 1 10 и более, хорошее центрирование ротора даже при небольшом крене вертикальной трубки. Недостатком такого преобразователя является увеличение постоянной времени Т из-за значительной массы ротора и несколько повышенное значение Керр. [c.369] Соосность ротора с корпусом обеспечивается за счет продольного течения внутри обтекателя и зависимости гидравлического сопротивления в щелевом зазоре от величины этого зазора. При эксцентриситете ротора относительно обтекателя в месте минимального зазора сопротивление движению жидкости будет максимальным, поэтому скорость движения жидкости вдоль этой образующей будет меньше средней, а статическое давление — больше среднего по зазору. За счет разности статических давлений в диаметральном направлении появляется сила, уничтожающая эксцентриситет. [c.371] Возникновение и регулирование осевой восстанавливающей силы (рис. 157, в) происходит аналогичным образом. Ротор, выполненный в виде пустотелой втулки с внутренней винтовой крыльчаткой, своим внешним буртиком осуществляет регулирование вспомогательного потока. Поддерживающая боковая сила создается вихревым движением жидкости, для чего перед встречей с ротором вспомогательный поток проходит тангенциальные отверстия. Преобразователи, выполненные по этим схемам, прошли испытания, подтвердившие их работоспособность. [c.371] Вернуться к основной статье