Принцип роботи витратоміра з овальною передачею

Точне вимірювання потоку рідини є вирішальним завданням у сферах гідродинаміки та управління промисловими процесами. Серед багатьох технологій на ринку, витратомір з овальною шестернею є особливо потужним, точним та надійним варіантом, особливо для складних застосувань з в'язкими рідинами. Його принцип роботи, як різновиду об'ємного (PD) витратоміра, елегантний у своїй механічній простоті, але потужний у своїй продуктивності.

У цій статті детально досліджується конструкція витратоміра з овальною шестернею , механізм, який перетворює механічний рух на точні дані, його основні переваги та найпопулярніше промислове використання.

Що таке об'ємний витратомір?

Перш ніж досліджувати особливості конструкції овальної шестерні, важливо зрозуміти, до якої категорії вона належить. Об'ємні витратоміри – це об'ємні прилади, які вимірюють потік, багаторазово захоплюючи фіксований, відомий об'єм рідини та пропускаючи її від входу до виходу. Загальний об'єм рідини, що проходить, є сумою цих дискретних частинок.

На відміну від інференціальних вимірювачів, які визначають витрату на основі швидкості (наприклад, турбінних витратомірів або вихрових витратомірів), вимірювачі PD безпосередньо вимірюють об'єм. Ця фундаментальна відмінність пояснює, чому вони перевершують у точності та часто менше залежать від властивостей рідини, таких як в'язкість та густина. Лічильник з овальною шестернею є однією з найпопулярніших та найефективніших конструкцій у сімействі PD.

Принцип роботи: механічне серцебиття

«Серце» витратоміра з овальною шестернею складається з двох точно оброблених, взаємопов’язаних овальних шестерень (також званих роторами), які встановлені у вимірювальній камері з високим рівнем допуску. Робота являє собою безперервний чотириетапний цикл, що забезпечує плавний та безперебійний процес вимірювання.

Ось покрокова інструкція того, як це працює:

Крок 1: Вхід рідини та початкове захоплення

Коли рідина потрапляє у вхід лічильника, сила потоку створює перепад тиску, який діє на шестерні. Цей тиск змушує обертатися першу овальну шестерню. Під час її обертання невеликий, точно відомий об'єм рідини затримується в серпоподібному просторі між зовнішнім краєм шестерні та внутрішньою стінкою вимірювальної камери.

Крок 2: Ротація та переміщення

Перша шестерня, яка тепер рухається, приводить у рух другу шестерню. Продовжуючи обертання, перша шестерня проходить повз вхідний отвір, на мить перекриваючи його, і починає зміщувати захоплену порцію рідини до вихідного отвору лічильника.

Крок 3: Одночасне захоплення другою передачею

Поки перша шестерня випускає рідину, друга шестерня одночасно виконує таку ж дію захоплення на протилежному боці камери. Вона захоплює ідентичний, фіксований об'єм рідини у власному серпоподібному просторі, забезпечуючи безперервність процесу вимірювання.

Крок 4: Розрядка та повторення циклу

Потім друга шестерня обертається та випускає захоплений об'єм рідини, тоді як перша шестерня починає новий цикл захоплення. Цей синхронізований рух двох овальних шестерень забезпечує постійне ущільнення рідини між вхідним та вихідним отворами, запобігаючи потраплянню будь-якої невиміряної рідини в обхід системи. Процес повторюється безперебійно, створюючи плавне та безперервне вимірювання потоку.

За кожне повне обертання зубчастої пари на 360 градусів витісняється певний фіксований об'єм рідини. Оскільки цей об'єм відомий і постійний, загальна об'ємна пропускна здатність лічильника є просто сумою цих дискретних об'ємів. Таким чином, швидкість потоку прямо та лінійно пропорційна швидкості обертання шестерень.

Від механічного руху до цифрових даних

Хоча механічний принцип простий, цей рух має бути перетворений на придатний для використання електронний сигнал для сучасних систем керування. Це досягається за допомогою складної системи датчиків і передавачів.

В одну або обидві овальні шестерні вбудовані потужні постійні магніти. Датчик, зазвичай датчик Холла або геркон, встановлений на зовнішній стороні корпусу лічильника, поблизу обертових шестерень.

Коли шестерні обертаються, вбудовані магніти проходять повз датчик. Щоразу, коли магніт проходить повз, він генерує електричний імпульс. Конструкція гарантує, що для кожного повного оберту пари шестерень генерується точна кількість імпульсів.

Потім передавач або дисплей на базі мікропроцесора виконує останній крок. Він підраховує ці імпульси високої роздільної здатності протягом певного інтервалу часу. Знаючи точний об'єм, що витісняється за один імпульс, прилад може точно розрахувати:

Швидкість потоку: Об'єм рідини, що проходить через лічильник за одиницю часу (наприклад, літри за хвилину або м3/год).
Загальний об'єм: сукупний підрахунок загального об'єму рідини, що пройшла через лічильник з моменту останнього скидання налаштувань.

Основні переваги витратоміра з овальною шестернею

Унікальний принцип роботи лічильника з овальною шестернею забезпечує кілька суттєвих переваг:

* Висока точність і повторюваність: Часто досягаючи точності ±0,5% або вище, вони є одними з найточніших вимірювачів на ринку. Відмінна повторюваність забезпечується їхньою природою зміщення.

* Ідеально підходить для в'язких рідин: це, мабуть, їхня найбільша перевага. На відміну від багатьох інших технологій (таких як витратомір TUF або вихровий витратомір), які не працюють з густими рідинами, вимірювачі з овальною шестернею можуть легко та точно вимірювати олії, паливо, мастила, смоли та сиропи.




* Нечутливість до профілю потоку: вони не потребують прямих трубопроводів вище або нижче за течією, що полегшує їх встановлення у тісних просторах, де інші витратоміри були б непридатними.

* Відмінне вимірювання за низьких швидкостей потоку: вони можуть підтримувати високу точність навіть за дуже низьких швидкостей потоку.

* Не потребує живлення (для механічного витратоміра з овальною шестернею): Прості моделі можуть бути оснащені виключно механічним реєстратором та дисплеєм, що робить їх ідеальними для віддалених або небезпечних місць, де немає живлення.

Загальні застосування та галузі промисловості

Універсальність та надійність витратомірів з овальною шестернею роблять їх кращим вибором у багатьох галузях промисловості:

* Паливо та нафта: Видача бензину, дизельного палива та гасу; моніторинг витрати палива для котлів та генераторів; вимірювання мастильних масел.

* Хімікати: точне дозування та впорскування добавок, каталізаторів та полімерів.
* Їжа та напої: Вимірювання в'язких інгредієнтів, таких як сиропи, шоколад та рослинні олії.
* Целюлозно-паперова промисловість: поводження з хімічними добавками та покриттями.
* Депозитарне зберігання: Високоточне вимірювання для виставлення рахунків та контролю запасів цінних рідин.

Обмеження, які слід враховувати

Хоча овальні шестерні неймовірно ефективні, вони мають два основні обмеження. По-перше, вони призначені лише для чистих рідин. Абразивні частинки або тверді речовини можуть спричинити знос і пошкодження точно оброблених шестерень, що негативно впливає на точність. Належна фільтрація часто є обов'язковою умовою. По-друге, вони створюють більший перепад тиску порівняно з неінвазивними шестернями, такими як магнітні або ультразвукові.

Висновок

Робота витратоміра з овальною шестернею є доказом сили креативної машинобудівної інженерії. Його зчеплені ротори дозволяють йому безпосередньо вимірювати дискретні об'єми рідини, забезпечуючи рівень точності та надійності, який важко перевершити, особливо для складних та в'язких рідин. Його проста та міцна конструкція пропонує видатну цінність та впевненість у важливих застосуваннях вимірювання витрати, гарантуючи тривалий термін служби з мінімальним обслуговуванням. Витратомір з овальною шестернею продовжує залишатися найкращим вибором для будь-якого процесу, який вимагає точності, надійності та адаптивності.

На відео нижче чітко видно, як працює витратомір з овальною шестернею