Αρχή λειτουργίας μετρητή ροής οβάλ γραναζιού

Η ακριβής μέτρηση της ροής υγρού είναι ένα κρίσιμο έργο στους τομείς της ρευστοδυναμικής και του ελέγχου βιομηχανικών διεργασιών. Μεταξύ των πολλών τεχνολογιών στην αγορά, ο μετρητής ροής με οβάλ γρανάζια είναι μια ιδιαίτερα ισχυρή, ακριβής και αξιόπιστη επιλογή, ιδιαίτερα για δύσκολες εφαρμογές ιξωδών ρευστών. Η αρχή λειτουργίας του, ως ένα είδος μετρητή ροής θετικής μετατόπισης (PD), είναι κομψή στη μηχανική της απλότητα αλλά ισχυρή στην απόδοσή του.

Αυτό το διεξοδικό άρθρο διερευνά την κατασκευή του οβάλ οδοντωτού μετρητή ροής , τον μηχανισμό που μετατρέπει τη μηχανική κίνηση σε ακριβή δεδομένα, τα κύρια οφέλη του και τις πιο δημοφιλείς βιομηχανικές χρήσεις του.

Τι είναι ένας μετρητής ροής θετικής μετατόπισης;

Πριν εξερευνήσουμε τις λεπτομέρειες του σχεδιασμού του οβάλ γραναζιού, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε την κατηγορία στην οποία ανήκει. Οι μετρητές ροής θετικής μετατόπισης είναι ογκομετρικά όργανα που μετρούν τη ροή παγιδεύοντας επανειλημμένα έναν σταθερό, γνωστό όγκο ρευστού και περνώντας τον από την είσοδο στην έξοδο. Ο συνολικός όγκος του ρευστού που διέρχεται είναι το άθροισμα αυτών των διακριτών δεμάτων.

Σε αντίθεση με τους μετρητές συμπερασμάτων που υπολογίζουν τον ρυθμό ροής από την ταχύτητα (όπως οι μετρητές ροής στροβίλου ή οι μετρητές ροής στροβίλου), οι μετρητές PD μετρούν απευθείας τον όγκο. Αυτή η θεμελιώδης διαφορά είναι ο λόγος για τον οποίο υπερέχουν σε ακρίβεια και συχνά επηρεάζονται λιγότερο από τις ιδιότητες του ρευστού, όπως το ιξώδες και η πυκνότητα. Ο μετρητής οβάλ γραναζιών είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς και αποτελεσματικούς σχεδιασμούς στην οικογένεια PD.

Αρχή Λειτουργίας: Μηχανικός Καρδιακός Χτύπος

Η «καρδιά» του οβάλ οδοντωτού μετρητή ροής αποτελείται από δύο ακριβώς κατεργασμένα, αλληλοσυνδεόμενα οβάλ γρανάζια (που ονομάζονται επίσης ρότορες) που είναι τοποθετημένα σε έναν θάλαμο μέτρησης στενής ανοχής. Η λειτουργία είναι ένας συνεχής κύκλος τεσσάρων βημάτων που εξασφαλίζει μια ομαλή και αδιάλειπτη διαδικασία μέτρησης.

Ακολουθεί μια αναλυτική περιγραφή του τρόπου λειτουργίας του:

Βήμα 1: Είσοδος υγρού και αρχική παγίδευση

Καθώς το υγρό εισέρχεται στην είσοδο του μετρητή, η δύναμη του ρέοντος ρευστού δημιουργεί μια διαφορά πίεσης που επενεργεί στα γρανάζια. Αυτή η πίεση προκαλεί την περιστροφή του πρώτου οβάλ γραναζιού. Καθώς περιστρέφεται, ένας μικρός, επακριβώς γνωστός όγκος υγρού παγιδεύεται στον ημισεληνοειδή χώρο μεταξύ της εξωτερικής άκρης του γραναζιού και του εσωτερικού τοιχώματος του θαλάμου μέτρησης.

Βήμα 2: Εναλλαγή και Μεταφορά

Η πρώτη ταχύτητα, που βρίσκεται τώρα σε κίνηση, κινεί τη δεύτερη ταχύτητα. Καθώς η πρώτη ταχύτητα συνεχίζει την περιστροφή της, περνάει από τη θύρα εισόδου, σφραγίζοντάς την στιγμιαία, και αρχίζει να σαρώνει το παγιδευμένο υγρό προς τη θύρα εξόδου του μετρητή.

Βήμα 3: Ταυτόχρονη παγίδευση με τη δεύτερη ταχύτητα

Ενώ η πρώτη ταχύτητα εκκενώνει το υγρό της, η δεύτερη ταχύτητα εκτελεί ταυτόχρονα την ίδια ενέργεια παγίδευσης στην αντίθετη πλευρά του θαλάμου. Παγιδεύει έναν πανομοιότυπο, σταθερό όγκο υγρού στον δικό της ημισεληνοειδή χώρο, διασφαλίζοντας ότι η διαδικασία μέτρησης είναι συνεχής.

Βήμα 4: Εξιτήριο και Επανάληψη Κύκλου

Στη συνέχεια, η δεύτερη ταχύτητα περιστρέφεται και εκκενώνει τον παγιδευμένο όγκο υγρού, ενώ η πρώτη ταχύτητα ξεκινά έναν νέο κύκλο παγίδευσης. Αυτή η συγχρονισμένη, εμπλοκή κίνησης των δύο οβάλ γραναζιών διασφαλίζει ότι υπάρχει πάντα στεγανοποίηση υγρού μεταξύ των θυρών εισόδου και εξόδου, εμποδίζοντας οποιοδήποτε μη μετρημένο υγρό να παρακάμψει το σύστημα. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται απρόσκοπτα, δημιουργώντας μια ομαλή και συνεχή μέτρηση ροής.

Για κάθε πλήρη περιστροφή 360 μοιρών του ζεύγους γραναζιών, εκτοπίζεται ένας συγκεκριμένος, σταθερός όγκος υγρού. Επειδή αυτός ο όγκος είναι γνωστός και σταθερός, η συνολική ογκομετρική απόδοση του μετρητή είναι απλώς το άθροισμα αυτών των διακριτών όγκων. Ο ρυθμός ροής είναι επομένως άμεσα και γραμμικά ανάλογος με την ταχύτητα περιστροφής των γραναζιών.

Από τη μηχανική κίνηση στα ψηφιακά δεδομένα

Ενώ η μηχανική αρχή είναι απλή, αυτή η κίνηση πρέπει να μετατραπεί σε ένα χρησιμοποιήσιμο ηλεκτρονικό σήμα για τα σύγχρονα συστήματα ελέγχου. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός εξελιγμένου συστήματος αισθητήρων και πομπού.

Ενσωματωμένοι σε ένα ή και στα δύο οβάλ γρανάζια είναι ισχυροί, μόνιμοι μαγνήτες. Ένας αισθητήρας, συνήθως ένας αισθητήρας φαινομένου Hall ή ένας διακόπτης Reed, είναι τοποθετημένος στο εξωτερικό του σώματος του μετρητή, σε κοντινή απόσταση από τα περιστρεφόμενα γρανάζια.

Καθώς τα γρανάζια περιστρέφονται, οι ενσωματωμένοι μαγνήτες περνούν δίπλα από τον αισθητήρα. Κάθε φορά που περνάει ένας μαγνήτης, παράγει έναν ηλεκτρικό παλμό. Ο σχεδιασμός διασφαλίζει ότι παράγεται ένας ακριβής αριθμός παλμών για κάθε πλήρη περιστροφή του ζεύγους γραναζιών.

Ένας πομπός ή οθόνη που βασίζεται σε μικροεπεξεργαστή εκτελεί στη συνέχεια το τελικό βήμα. Μετράει αυτούς τους παλμούς υψηλής ανάλυσης σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Γνωρίζοντας τον ακριβή όγκο που μετατοπίζεται ανά παλμό, το όργανο μπορεί να υπολογίσει με ακρίβεια:

Ρυθμός ροής: Ο όγκος του υγρού που διέρχεται από τον μετρητή ανά μονάδα χρόνου (π.χ., λίτρα ανά λεπτό ή m3/h).
Συνολικός όγκος: Μια αθροιστική μέτρηση του συνολικού όγκου υγρού που έχει περάσει από τον μετρητή από την τελευταία επαναφορά.

Βασικά πλεονεκτήματα του μετρητή ροής με οβάλ γρανάζια

Η μοναδική αρχή λειτουργίας του μετρητή με οβάλ γρανάζια παρέχει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα:

* Υψηλή Ακρίβεια και Επαναληψιμότητα: Επιτυγχάνοντας συχνά ακρίβεια ±0,5% ή υψηλότερη, συγκαταλέγονται στους πιο ακριβείς μετρητές στην αγορά. Η εξαιρετική επαναληψιμότητα εξασφαλίζεται από τη θετική τους μετατόπιση.

* Ιδανικό για παχύρρευστα υγρά: Αυτό είναι αναμφισβήτητα το μεγαλύτερο πλεονέκτημά τους. Σε αντίθεση με πολλές άλλες τεχνολογίες (όπως ο μετρητής ροής TUF ή ο μετρητής ροής στροβίλου) που αποτυγχάνουν με παχύρρευστα υγρά, οι μετρητές με οβάλ γρανάζια μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια λάδια, καύσιμα, γράσα, ρητίνες και σιρόπια με ευκολία.




* Ανευαισθησία στο προφίλ ροής: Δεν απαιτούν ευθείες διαδρομές σωλήνων ανάντη ή κατάντη, γεγονός που καθιστά εύκολη την εγκατάστασή τους σε στενούς χώρους όπου άλλοι μετρητές ροής θα ήταν ακατάλληλοι.

* Εξαιρετική μέτρηση χαμηλής ροής: Μπορούν να διατηρήσουν υψηλή ακρίβεια ακόμη και σε πολύ χαμηλούς ρυθμούς ροής.

* Δεν απαιτείται τροφοδοσία ρεύματος (για μετρητή ροής με οβάλ γρανάζια μηχανικού τύπου): Τα απλά μοντέλα μπορούν να εξοπλιστούν με ένα καθαρά μηχανικό καταχωρητή και οθόνη, καθιστώντας τα ιδανικά για απομακρυσμένες ή επικίνδυνες τοποθεσίες όπου δεν υπάρχει διαθέσιμη τροφοδοσία ρεύματος.

Κοινές εφαρμογές και βιομηχανίες

Η ευελιξία και η ανθεκτικότητα των οβάλ γραναζωτών μετρητών ροής τα καθιστούν μια προτιμώμενη επιλογή σε πολλούς κλάδους:

* Καύσιμα και Λάδι: Διανομή βενζίνης, ντίζελ και κηροζίνης· παρακολούθηση κατανάλωσης καυσίμου για λέβητες και γεννήτριες· μέτρηση λιπαντικών ελαίων.

* Χημικά: Ακριβής δοσολογία και έγχυση προσθέτων, καταλυτών και πολυμερών.
* Τρόφιμα και Ποτά: Μέτρηση παχύρρευστων συστατικών όπως σιρόπια, σοκολάτα και φυτικά έλαια.
* Χαρτοπολτός και χαρτί: Χειρισμός χημικών προσθέτων και επιστρώσεων.
* Μεταφορά Φύλαξης: Μέτρηση υψηλής ακρίβειας για την τιμολόγηση και τον έλεγχο αποθεμάτων πολύτιμων υγρών.

Περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπόψη

Ενώ είναι απίστευτα αποτελεσματικοί, οι μετρητές με οβάλ γρανάζια έχουν δύο κύριους περιορισμούς. Πρώτον, προορίζονται μόνο για καθαρά υγρά. Τα λειαντικά σωματίδια ή τα στερεά μπορούν να προκαλέσουν φθορά και ζημιά στα γρανάζια ακριβείας, μειώνοντας την ακρίβεια. Η σωστή διήθηση είναι συχνά απαραίτητη προϋπόθεση. Δεύτερον, εισάγουν μεγαλύτερη πτώση πίεσης σε σύγκριση με τους μη παρεμβατικούς μετρητές, όπως οι μαγνητικοί ή οι υπερηχητικοί τύποι.

Σύναψη

Η λειτουργία του οβάλ ροόμετρου γραναζιών αποτελεί απόδειξη της δύναμης της δημιουργικής μηχανολογίας. Οι αλληλοσυνδεόμενοι ρότορες του επιτρέπουν τη μέτρηση διακριτών όγκων ρευστού απευθείας, προσφέροντας ένα επίπεδο ακρίβειας και αξιοπιστίας που είναι δύσκολο να επιτευχθεί, ειδικά για δύσκολα και ιξώδη υγρά. Ο απλός και στιβαρός σχεδιασμός του προσφέρει εξαιρετική αξία και σιγουριά σε κρίσιμες εφαρμογές μέτρησης ροής, ενώ παράλληλα εγγυάται μεγάλη διάρκεια ζωής με ελάχιστη συντήρηση. Ο οβάλ ροόμετρο γραναζιών εξακολουθεί να αποτελεί κορυφαία επιλογή για κάθε διεργασία που απαιτεί ακρίβεια, αξιοπιστία και προσαρμοστικότητα.

Παρακάτω βίντεο μπορείτε να δείτε καθαρά πώς λειτουργεί ο μετρητής ροής με οβάλ γρανάζια