Расходомеры обтекания

Большую группу расходомеров составляют приборы, первичный преобразователь которых («поплавок», поршень, диск, пластина или крыло) воспринимает силовое воздействие набегающего потока измеряемой жидкости. Обтекаемое тело перемещается или прямолинейно, сохраняя положение своей оси симметрии, или поворачивается вокруг точки крепления. Силам, действующим со стороны потока, противодействуют сила веса обтекаемого тела (при вертикальном направлении потока снизу вверх) или сила, развиваемая специальной пружиной, поддерживающей тело (в этом случае направление потока может быть произвольным). Выходным сигналом таких приемных преобразователей служит величина перемещения или угол поворота.

На рис. 1 приведены принципиальные схемы действия приемных преобразователей расходомеров обтекания. В первых трех схемах (а, б, в) уравновешивающая сила постоянна и равна силе веса перемещающегося тела; равновесное состояние тела достигается за счет того, что при его движении автоматически регулируется величина сил воздействия потока путем изменения площади проходного сечения. Так, в первой схеме (рис. 141, а) поплавок перемещается в вертикальной конической трубке; по мере его подъема (с ростом расхода) увеличивается площадь кольцевого проходного сечения, благодаря чему уменьшаются силы действия потока. Во второй схеме (рис. 1, б) изменение проходного сечения происходит за счет подъема профилированного (конического) тяжелого клапана в седле постоянного сечения; в третьей схеме (рис. 1, б) поднимающийся поршень открывает сливные окна в стенке цилиндра. Очевидно, что поскольку уравновешивающая сила веса постоянна, то во всех равновесных состояниях поднимающегося тела (поплавка, клапана, поршня) сила действия потока также остается одной и той же.

Рис. 1 - Типичные принципиальные схемы приемных преобразователей расходомеров обтекания

Равнодействующая сил, приложенных со стороны потока к подвижному телу, может быть выражена как

,	(1)
где	DР	-	разность полного давления в потоке до и после тела;
	fэф	-	эффективная площадь приложения давления.

В схемах на рис. 1 а, в эффективная площадь неизменна, что дает основание называть такие преобразователи расходомерами постоянного перепада. В схеме на рис. 1, б при перемещении клапана величина f_эф изменяется.