用于测量的脉冲涡轮转子和具有该转子的流量计制造技术

本申请涉及一种用于测量目的的具有叶片组件(11)的脉冲涡轮转子(2)，所述叶片组件被设计成在流量计的流动通道中、以在流动方向上脉冲涡轮转子的叶片组件的上游侧和脉冲涡轮转子的叶片组件的下游侧之间压力差Δp＝0的情况下、在稳定流动状态下工作，所述转子配备有位于转子盘中的补偿开口(14)，适于平衡由非稳定流动状态产生的脉冲涡轮叶片组件上游侧和脉冲涡轮叶片组件下游侧之间的压力差。本申请还涉及脉冲涡轮转子的脉冲涡轮流量计(1)，其中流动通道配备有补偿连接器，该补偿连接器被设计成将流动从涡轮的转子组件上游侧引导至脉冲涡轮的转子盘、通过脉冲涡轮的转子盘、并且从脉冲涡轮的转子组件下游侧的涡轮的转子盘排出。子盘排出。子盘排出。

【技术实现步骤摘要】
用于测量的脉冲涡轮转子和具有该转子的流量计


[0001]本专利技术的主题是一种用于测量的脉冲涡轮转子和具有该转子的流量计。本专利技术用于测量流体流量，特别是气体。

技术介绍

[0002]具有脉冲转子的涡轮流量计在本领域中是已知的。文献US 4,186,603公开了一种经典的涡轮流量计设计。使具有脉冲转子的单元区别于具有反应转子的单元的一个特定特征是，在稳态运行期间，转子上游侧和下游侧之间缺少压力差。
[0003]在现有技术中，与压力脉动对流量参数测量的负面影响相关联的问题是已知的，特别是涉及涡轮流量计，如参见出版物“Metrologia przep”[流量计量]M.Turkowski，Warsaw 2018，Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej，ISBN 978-83-7814-697-1，该出版物中描述了许多已知问题，以及旨在校正流量计产生的信号的经典设计和分析解决方案。
[0004]实际工业系统中的流量计的运行条件通常与所述流量计校准过程中的实验室条件不同。由于流量计通常是在稳定流动条件下进行校准，因此流量计量中的主要问题之一是工业系统中经常出现流量脉动。脉动会导致难以识别和消除的显著误差。
[0005]稳态流动的特征在于速度、压力、密度和温度在一定程度上变化，该程度不会影响流体流束测量在所需精度水平的结果。正式的讲，只有稳定的层流实际上可以被称为稳定。然而，大多数工业系统的特征是湍流，所述湍流仅在统计意义上是稳定的。这来源于以下事实：所述湍流在速度、压力和温度上显示出连续、随机和不规则变化。然而，如果流动可以被视为已充分形成并且没有周期性的脉动，则所述流动可以在技术意义上被假定是稳定的。
[0006]在非稳定流动条件下使用意在用于准稳定条件的流量计而产生的流体流量测量误差的问题尚未完全解决，这是由于难以获得此种误差现象的数学描述以及此种误差现象的实验研究复杂结构。
[0007]在涡轮流量计的情况下，测量单元是轴向自由旋转的涡轮，该涡轮在稳定流动的情况下的特征是转速与体积流量之间有非常紧密的线性关系。与转速相关联的信号最常见的是通过检测涡轮机叶片的经过来获得，该涡轮叶片紧邻位于壳体中的传感器。一些流量计每次涡轮回转仅收集一个脉冲，但是在存在脉动问题的情况下，由于从所有叶片收集信号而发生的分辨率提升是非常有用的，因为有根据脉冲频率的变化提取关于脉动波振幅和波形信息的方法。
[0008]当流量随时间改变时，涡轮和涡轮中的流体的惯性会导致转子速度延迟，并且实际上当流量增加时转子速度相对于稳定流动速度更低，而当流量减少时转子速度更高。在增加流量而非减少流量的情况下，这种效果更加明显，因此经受脉动的流量计的平均涡轮速度大于对应于平均流量值的速度。

技术实现思路

[0009]本专利技术的主题是在流量计中引入脉冲涡轮转子，相比于本领域中的已知设计，该脉冲涡轮转子允许非稳定状态下更精确的流量测量，尤其是在流量脉动的情况下。
[0010]本专利技术的主题是一种用于测量目的的具有叶片组件的脉冲涡轮转子，所述叶片组件被设计成在流量计的流动通道中、以在脉冲涡轮转子的叶片组件的上游侧和脉冲涡轮转子的叶片组件的下游侧之间压力差Δp＝0的情况、以稳定流动状态工作，其中所述转子配备有位于转子盘中的补偿开口，所述补偿开口被设计成平衡由非稳定流动状态下产生的叶片组件上游侧和叶片组件下游侧之间的压力差。
[0011]此外，本专利技术的基本特征是一种配备有根据本专利技术的脉冲涡轮转子的脉冲涡轮流量计，其中流动通道配备有补偿连接器，所述补偿连接器被设计成将流动从涡轮的转子组件上游侧引导到脉冲涡轮的转子盘、通过脉冲涡轮的转子盘、并且从脉冲涡轮转子组件下游侧上涡轮的转子盘排出。
[0012]优选地，根据本专利技术的流量计的特征在于，补偿连接器包括：入口槽，所述入口槽将流动从脉冲涡轮转子组件的上游侧引导至脉冲涡轮的转子盘；脉冲涡轮的转子盘中的补偿开口；以及，出口槽，所述出口槽从涡轮转子组件下游侧上脉冲涡轮的转子盘再次引导流动。
[0013]优选地，根据本专利技术的流量计的特征在于，脉冲涡轮的转子盘中的补偿开口的表面积大于或等于入口槽或出口槽的表面积中的较小者。
[0014]本专利技术的本质还包含，在脉冲转子盘中使用补偿开口以补偿非稳定流动时的压力差。
[0015]根据本专利技术的用途的特征在于，所述转子盘中的补偿开口对压力脉动所造成的测量误差进行补偿。
[0016]使用根据本专利技术的具有叶片组件的脉冲转子——叶片组件以允许压力自由平衡的方式连接到衬套——及其在流动通道中的安装，消除了转子上压力差的发生，与转子的转速以及系统中的流体压力跃变无关。脉冲流量计的假定结构确保以下方面：测量设备对压力脉动具有抵抗力、不存在由转子上压力差引起的轴向力、设备的能耗下降以及流量计的耐用性增加。
附图说明
[0017]本专利技术的主题在图中的优选实施方案中详细示出，其中:
[0018]图1是根据本专利技术的涡轮流量计的横截面视图；
[0019]图2是根据本专利技术的具有脉冲转子的流量计的透视图；
[0020]图3是根据本专利技术的具有脉冲转子的流量计的透视图。
具体实施方式
[0021]图1是根据本专利技术的涡轮流量计的横截面视图。流量计1包含衬套组件20和外部主体30，在流量计内部、主体30的内表面和衬套组件20的外表面之间形成有流动通道。根据本专利技术的流量计中的测量设备是脉冲涡轮2，位于叶片组件中的脉冲涡轮2的叶片11被放置在流量计的流动通道中。脉冲涡轮转子2通过轴21和轴承22安装在衬套块20中的旋转系统中。
在衬套20的侧部内存在机械齿轮箱元件(未示出)，其允许脉冲涡轮转子2的旋转运动被发送到传感器和变换器组件，从而允许测量转子回转圈数或转速，这使得可以确定所测量的体积流量。
[0022]基于涡轮转子2的转速与流动流体的体积流量之间的恒定比率来执行体积测量。在流量计运行期间，其转子受由切向应力所导致的轴向力以及由转子上的流速场方向改变所导致的力的影响。
[0023]在稳态流动中，由于使用具有脉冲转子的涡轮，涡轮2的上游侧和涡轮2的下游侧之间没有压力差。这对于脉冲式涡轮来说是典型的。优选地，在流量计的结构中使用用于测量压力的通道31、31'。
[0024]根据本专利技术，在流量计中引入了附加的补偿连接器，所述补偿连接器允许补偿在非稳定流动状态下发生的压力变化。补偿连接器包含位于转子前方的入口槽16和位于转子后方的出口槽17，它们在转子的中心部分以使流体能够充满涡轮转子2内部的补偿区域的方式连通。将叶片组件11保持在流动路径中的转子盘配备有安装臂13，安装臂13确保叶片组件11相对于转子轴线12正确定位，以及确保脉冲涡轮2的转子的适当刚度。此外，在转子盘中有补偿开口14，补偿开口14确保了流体在转子下游侧和上游侧之间的自由流动。补偿开口14是补偿连接器的一部分，使得流体能够在转子盘的两侧之间自由流动。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量目的的具有叶片组件(11)的脉冲涡轮转子(2)，所述叶片组件被设计成在流量计的流动通道中、以在流动方向上脉冲涡轮转子的叶片组件的上游侧和脉冲涡轮转子的叶片组件的下游侧之间的压力差Δp＝0的情况下、以稳定流动状态工作，其特征在于：所述转子配备有位于转子盘中的补偿开口(14)，所述补偿开口适于平衡由非稳定流动状态下产生的脉冲涡轮的叶片组件上游侧和脉冲涡轮的叶片组件下游侧之间的压力差。2.一种脉冲涡轮流量计(1)，其具有根据权利要求1所述的脉冲涡轮转子，其中所述流动通道配备有补偿连接器，所述补偿连接器被设计成将流动从涡轮的转子组件上游侧引导至脉冲涡轮的转子盘、通过脉冲涡轮的转子盘、并且从脉冲涡轮转子组件下游侧上...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：科门股份公司，
类型：发明
国别省市：