Конструкции расходомеров и счетчиков с тангенциальной турбинкой

В большинстве случаев тангенциальная крыльчатка применяется для измерения расхода или количества жидкости, обычно воды в трубах небольшого диаметра. Так, серийно изготовляемые счетчики воды с тангенциальной крыльчаткой предназначены для диаметров труб от 15 до 50мм, в то время как счетчики воды с аксиальной турбинкой — для труб диаметром от 65 до 250мм.

Существуют две различные конструкции водосчетчиков с тангенциальной крыльчаткой: • одноструйные счетчики воды • многоструйные счетчики воды У одноструйных счетчиков воды поток поступает одной струей. У многоструйных водосчетчиков поток поступает в турбинку и уходит из нее через ряд отверстий, равномерно расположенных в цилиндрическом кольце, окружающем турбинку. Многоструйные конструктивно сложнее однострунных, но условия работы подшипников у них лучше из-за отсутствия одностороннего давления воды. Если счетный механизм отделен герметичной перегородкой от воды, то такой водосчетчик называется сухоходом, а если перегородки нет, то мокроходом. В мокроходах возможно засорение счетного механизма, поэтому у нас изготовляют лишь сухоходы.

Расходомеры с тангенциальной крыльчаткой применяют значительно реже, чем счетчики, но конструкции их более разнообразны. Турбинка с большим числом длинных узких лопаток укреплена на консольной оси. Лопатки находятся в кольцевом прямоугольном канале, по которому протекает измеряемая жидкость. Она делает поворот на 360°, воздействуя при этом на лопатки. Характерны для преобразователя большой движущий момент, малое влияние вязкости, пригодность для труб большого диаметра (до 400мм). Кроме того, механические примеси под действием центробежной силы отбрасываются к - периферии и не поступают к подшипникам. Наибольшие расходы 25 и 1600м3/ч при диаметрах труб 50 и 400мм соответственно. Производятся также тангенциально-роторные расходомеры, иногда называемые вихревыми. Ось их ротора перпендикулярна к потоку и смещена в сторону от оси трубы. Поток, воздействуя тангенциально на стержни или наклонные лопатки, вращает ротор вместе с находящейся внутри него и прилегающей к нему жидкостью Возникающий вихрь вызывает сжатие основного потока. Шариковые расходомеры Шариковыми расходомерами называются тахометрические расходомеры, подвижной элемент которых — шарик — непрерывно движется по кругу. Это движение обеспечивается или винтовым направляющим аппаратом, закручивающим поток, или же тангенциальным подводом измеряемого вещества. Основное применение получил преобразователь с винтовым направляющим аппаратом. Поток, закрученный в последнем, приводит в движение ферромагнитный шарик по окружности трубы. Частота вращения шарика по кругу преобразуется в электрический частотный сигнал индукционным или индуктивным преобразователем. Ограничительное кольцо удерживает шарик от перемещения вдоль оси трубы. Для выпрямления потока на выходе служат неподвижные лопасти. Преобразователи с тангенциальным подводом измеряемого вещества применяют при измерении малых расходов. Они проще и опасность засорения у них меньше. Во всех случаях шар под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности трубы или камеры, а под действием осевой скорости потока или веса — к ограничительному кольцу. При этом возникают силы механического трения, которые вместе с вязкостным трением жидкости тормозят шар. В результате окружная скорость центра шара отстает от соответствующей окружной скорости потока.С увеличением вязкости жидкости сокращается область измерения, в пределах которой сохраняется постоянство градуировки шарикового расходомера. Особенно резко это сказывается с уменьшением калибра расходомера с винтовым направляющим аппаратом. Это одна из причин примен - ения расходомеров с тангенциальным подводом жидкости при малых Dy. Вязкость оказывает влияние здесь в меньшей степени, хотя с ее увеличением частота вращения шара возрастает из-за увеличения толщины пограничного слоя и уменьшения площади проходного сечения. Шариковые расходомеры появились позже, чем турбинные и камерные, но, несмотря на это, они уже получили промышленное применение. Каждый оборот шарик модулирует по амплитуде колебания несущей частоты в индуктивном преобразователе дифференциально-трансформаторного типа. Возникающий частотный сигнал по вторичной обмотке преобразователя подается в частотно-амплитудный преобразователь, где поступает сначала на операционный усилитель, который отфильтровывает несущую частоту и усиливающий полезный сигнал. Затем сигнал проходит формирователь и ждущий мультивибратор, в которых формируются прямоугольные импульсы стабильной длительности.