Рис. 1 6 6 . Различные типы камерных преобразователей расхода: а — опро кидывающийся гравиметрический; б — опрокидывающийся объемный; в — барабанный для жидкости; г — барабанный для газа («мокрые газовые часы»); д — с эластичными стенками («сухие газовые часы»); е — поршневой; ж — ротационный с восьмеркообразными роторами; з — зубчатый с овальными шестернями; и — кольцевой; к — дисковый; л — лопастной; м — ковшо
вый; н — ротационный с трапецеидальными роторами
ме того, к этой же группе камерных счетчиков могут быть услов но отнесены мерные емкости с сильфонным или клапанным опо рожнением. Счетчики без движущегося разделительного элемен та — наиболее точные. Но они служат для измерения лишь не больших расходов и только при ограниченном давлении измеря емого вещества.
Представитель приборов 2-й группы — газосчетчик с эластич ными стенками двух (рис. 166, д) или более камер, которые после довательно заполняют и опорожняются при их непрерывном воз вратно-поступательном движении. Газораспределительный ме ханизм золотниковый или клапанный. Подобные приборы нахо-
352
дят широкое применение при измерении газа, расходуемого мел кими потребителями.
Приборы 3-й группы имеют наибольшее число разновиднос тей и применяются часто (рис. 166, е—н). Они состоят из жест кой камеры, в которой при непрерывном перемещении одного (рис. 166, е9и9к) или нескольких (рис. 161, ж9з, л9м, н) раздели тельных элементов (поршня, диска, роторов и т. п.) осуществля ется отмеривание объемов жидкости или газа. Перечислим ос новные их разновидности.
Поршневые счетчики могут быть однопоршневыми (рис. 166, е) и многопоршневыми с коленчатым валом (см. далее рис. 172) или распределительным диском. Они отличаются высокой точ ностью и применяются для измерения расхода нефтепродуктов.
Роторные счетчики отличаются друг от друга формой и чис лом роторов. Последние могут быть одинаковыми, например, восьмеркообразными (рис. 166, ж)9трапецеидальными (рис. 166, н) или же различными. Широко применяются в качестве газосчетчиков.
Зубчатые счетчики имеют две резко отличные друг от друга разновидности: счетчики с овальными шестернями (рис. 166, з) и счетчики винтовые, состоящие из двух-трех роторов винтовой формы. Те и другие предназначены для измерения жидкостей, причем винтовые лишь при весьма малых расходах. Основное применение имеют счетчики с овальными шестернями для изме рения жидкости самой различной вязкости, в том числе и очень высокой. Погрешность ±0,5 % от измеряемого значения.
Укольцевых счетчиков (рис. 166, и) кольцо совершает слож ное движение. Оно катится внутри цилиндрической камеры и одновременно скользит вдоль перегородки, разделяющей отвер стия для входа и выхода. Погрешность ±(0,2-0,5) % . Благодаря удобству разборки и чистки применяется преимущественно для измерения жидкостей в пищевых производствах.
Удисковых счетчиков (рис. 166, к) диск с шаровой пятой со вершает сложное колебательное движение между конусообраз ными поверхностями камеры. Ранее дисковые счетчики жидко сти широко применялись.
Лопастные счетчики могут быть со скользящими или же со складывающимися лопастями. Наибольшее применение имеют первые. При вращении цилиндрического ротора внутри измери тельной камеры лопасти скользят в прорезях ротора. Лопасти имеют либо кулачковое управление (рис. 166, л) либо движутся, упираясь пружинами в стенку камеры. Предназначены для из мерения жидкости в трубах диаметром 100-200 мм. Погрешность ±0,2 % в диапазоне 3 : 1 .
Ковшевые счетчики (рис. 166, м) состоят из ротора крестооб разной формы, на котором укреплены оси четырех полуцилиндрических ковшей. Под влиянием разности давлений на ковши, находящиеся у входа и выхода жидкости, ротор вращается. При
353
23 П. П. Кремлевский
этом ковши поворачиваются вокруг своих осей, но так, что их наклон к горизонтальной оси счетчика остается неизменным. Предназначены для измерения жидкости в трубах большого диа метра от 200 до 400 мм.
15.2. КАМЕРНЫЕ ПОДВИЖНЫЕ СЧЕТЧИКИ
Камерные подвижные счетчики разделяются на опрокидыва ющиеся и барабанные.
Опрокидывающиеся счетчики. Применяются лишь для жид кости и состоят из двух камер или ковшей, опрокидывание кото рых происходит после заполнения одной из камер определенным объемом (см. рис. 166, б) или определенной массой жидкости (см. рис. 166, а) в случае грузового уравновешивания. Первые опрокидываются после начала перетекания жидкости в дополни тельный желобок, прикрепленный к наружному краю камеры. Во избежание разбрызгивания жидкости и преждевременного попадания в желобки она поступает через воронки, концы кото рых опущены почти до дна камер. Объем камер от 0,5 до 50 л, интервалы между опрокидываниями 10-30 с, соответствующие Яшах = 0,18^6,0 м3/ч. Опрокидывающиеся счетчики удобны для измерения различных жидкостей при малых расходах в очень широком диапазоне, достигающем 50: 1 -100: 1. В этих преде лах они сохраняют высокую точность. Погрешность не более ±(0,5-1) % от измеряемой величины и зависит главным обра зом от неучитываемого количества тх жидкости, поступающей в камеру в момент ее опрокидывания, и в меньшей степени — от изменения момента трения в опорах.
Для уменьшения погрешности следует в момент, когда напол нение очередной камеры заканчивается, автоматически снижать расход подаваемой жидкости по аналогии с тем, как это делается у ковшевых весов. Это делает значение тх малым и не завися щим от расхода. Тогда погрешность можно снизить до 0,1 % , что было достигнуто в водосчетчиках Штейнмюллера, опорожнявших ся с помощью сифонов. Но при этом устройство счетчика суще ственно усложнится.
Опрокидывающиеся счетчики могут работать и при избыточ ном давлении, если они помещены в прочный и герметичный корпус, внутрь которого подан воздух (по трубе 4 на рис. 167) под соответствующим давлением. Устройство такого счетчика ма зута (на расходы до 700 кг/ч) конструкции Кирмалова, рассчи танного на давление до 0,6 МПа и температуру мазута 50-60 °С, показано на рис. 167. Внутри цилиндрического корпуса 3, по крытого теплоизоляцией 1, снабженного люком 10 для осмотра и закрывающегося крышкой 6, размещены два призматических ковша 11, имеющих сечение в виде равнобедренных треугольни-
354
7В0
Рис. 167. Опрокидывающийся гравиметрический счетчик мазута
ков. При этом центр тяжести ковша при заполнении будет пере мещаться строго по вертикали, и изменение плотности жидкости (например, из-за изменения ее температуры) не внесет дополни тельной погрешности. Мазут поступает по трубе 5 в распредели тельный желоб 9 и оттуда в один из ковшей. Когда определенная масса жидкости заполнит этот ковш, момент, создаваемый его ве сом, преодолеет момент контргруза б, и подвижная стрелка во круг оси 12 в положение, показанное штриховой линией. Мазут из опрокинувшегося ковша выливается и по трубе 2 поступает к потребителю. После заполнения левого ковша подвижная сис тема повернется против часовой стрелки и вернется в исходное положение. Каждый поворот вызывает срабатывание счетного ме ханизма. Во избежание переполнения жидкостью счетчика пред усмотрен регулятор уровня жидкости, состоящий из поплавка 7, связанного системой рычагов с клапаном на впускной трубе 5.
Барабанные счетчики. Состоят из барабана, разделенного пе регородками той или иной формы на несколько равновеликих измерительных камер. Смещение центра тяжести барабана от вертикали, проходящей через ось его вращения, при поступлении в него жидкости вызывает периодический или непрерывный по ворот барабана. В счетчиках газа барабан непрерывно поворачи вается под действием разницы давлений газа на входе и выходе. Барабанные счетчики применяют лишь для измерения объемно го количества жидкости или газа. Но в случае изготовления ба рабанного счетчика жидкости с противодействующим контргру зом он может измерять массу прошедшей жидкости.
На рис. 168 показано устройство наиболее распространенного трехкамерного барабанного счетчика жидкости. Вокруг оси счет чика имеется кольцевая трубка б, по которой поступает жидкость, выливающаяся затем во внутренний цилиндр 7. Последний име ет три щелевых отверстия, сообщающиеся с измерительными ка мерами. Из цилиндра 7 жидкость через нижнюю щель 8 перете кает в измерительную камеру 10. При этом равновесие счетчика
355
не нарушается, так как каме ра занимает симметричное по ложение относительно цент ральной вертикальной оси. После заполнения камеры 10 станет повышаться уровень в цилиндре 7 и жидкость через щель 2 начнет заполнять ка меру 4. Тогда центр тяжести сместится влево, и счетчик по вернется на 120° против часо вой стрелки. Жидкость через отверстие 1 выльется из каме ры 10 в корпус прибора, соеди ненный с выходной трубкой,
а камера 4, продолжая заполняться, займет нижнее положение. Трубочки 3, заканчивающиеся открытыми концами в торцевой стенке счетчика, служат для удаления воздуха из камер 4, 5 и 20. Стаканчики 0, впаиваемые в торцевые стенки камер, позволя ют точно подогнать объем последних к заданному расчетному значению. Во избежание быстрого опорожнения камер и возмож ного проскакивания барабана с преждевременным попаданием жидкости в соседнюю камеру делают перегородки (показаны штри ховой линией), которые тормозят выливание жидкости.
По данным фирмы «Сименс и Гальске», подобные барабанные счетчики, имеющие объем каждой камеры 0,33,1, 2, 5, 10 и 20 л, рассчитаны на<7тах, равный 0,25, 0,8, 1,5, 4,0, 7,0 и 12,0 м3/ч соот ветственно. Погрешность измерения в диапазоне от 1 до 100 % Qmax не более ±0,5 % , а в диапазоне от 0 до 1 % <7тах не более
±1 % . Особая модель изготовлялась для <7max = 0,05 м3/ч. Подоб ные счетчики применяют для измерения количества различных жидкостей, причем для агрессивных их изготовляют из керами ческих материалов.
Существуют конструкции счетчиков с большим числом изме рительных камер (см. рис. 166, б), но без внутреннего цилиндра. Поэтому жидкость из отверстия в кольцевой трубке, идущей вдоль оси, поступает в одну или сразу две измерительные камеры, нахо дящиеся под этим отверстием. Форма камер несимметрична от носительно вертикали, проходящей через ось, и по мере заполне ния камер центр тяжести счетчика сдвигается вправо. Это — причина непрерывного вращения такого барабана по часовой стрелке.
Погрешность барабанного счетчика зависит от вязкости жид кости, как это видно из рис. 169 [18], и, кроме того, от ее поверхност ного натяжения, плотности, температуры и трения в опорах. Сте пень же этого влияния зависит от расхода. При измерения воды (кривая 2) чем меньше ее расход, тем сильнее сказывается влия ние капиллярных сил, образующих мениск в отверстии 8
356