195287. lajstromszámú szabadalom • Csapágyelrendezés elsősorban mérőturbinákhoz
Közegáramlásos folyamatok jellemzéséhez ismeretesek a legkülönbözőbb típusú áramlás indikátorok, amelyek az áramlás jellemzőivel arányos jelek képzését és rögzítését oldják meg. Az egyik legelterjedtebben alkalmazott áramlás indikátor, az ún. turbinás típusú áramlásmérők, amelyek az áramlással arányos villamos jelek gerjesztésével és rögzítésével végzik az áramlásmérést. Az ún. turbinás áramlásmérők egyik gyakori típusa az axiális átömlésű turbinás áramlásmérő. Az axiális átömlésű turbinás áramlásmérők valamennyi típusa egy lapátos szerelvény forgórésszel rendelkezik, amely a központi tengelyen elhelyezett csapágyakban van megvezetve. Az ismertetett típusú áramlásmérőknél az egész lapátos szerelvényt központosán szerelik fel a turbinaház belsejében kitámasztó elemekkel, amelyek ezen kívül örvénymentesítő elemként is működnek. A turbinatest falában elhelyezett érzékelővel érzékelik a forgórész forgását. A mérés alapja az, hogy a forgás szögsebessége arányos a mérőturbinán áthaladó folyadék térfogatáramával. A szerkezeti kialakításhoz felhasznált anyagok rendszerint rozsdamentes acélok. A szerkezeti kialakításhoz felhasznált csapágy rendszerint golyóscsapágy, a szerkezeti anyag pedig stel lit, wotframkarbid, illetve egyéb kemény fém, esetleg politetrafluoretilén (teflon). A technika állása szerint ismert áramlásmérő turbináknál az állandó áramlás mellett a lapátokra áramló folyadék által gerjesztett forgatónyomaték pontosan egyensúlyban van a fékezőnyomatékkai, amely a csapágy súrlódásból, viszkozitásból és a mágneses érzékelő fékező erejéből származik. A turbinás áramlásmérő műszerek jellemzői függenek az áramló folyadék jellemzőitől, valamint az áramlás intenzitásától. Minden turbinás áramlásmérő műszert hitelesítenek, azért, hogy meghatározzák az ún. műszertényezőt. A műszertényező görbéjét két jellegzetesen elkülönülő részre lehet felbontani, nevezetesen egy lineáris és egy nem-lineáris részre. A lineáris rész, amely általában a jelleg görbe felső kétharmadában helyezkedik el, a mérőműszer konstrukciójától, méretétől és a folyadék viszkozitásától függ. A nem-lineáris rész a csapágysúrlódás, a mágneses fékezés és a házon belüli keresztmetszet (profil) változások sebességmódosító hatásainak eredményeképpen jön létre. Alacsony sebességű áramlásnál a fékező erők legyőzik a hidrodinamikai erőket, amelyek a forgást előidézik. Mindezen fontosabb áramlástechnikai jellemzőket módosító tényezők, valamint egyéb megfontolások figyelembevételével határozható meg az ún. müszertényező értéke. Ismeretes, hogy a mikroprocesszorok megjelenéséig a fejlesztésben az egyik legfőbb 1 2 célkitűzés a minél lineárisabb jelleggörbéjü turbinák kialakítása volt. A mikrochip megjelenése, valamint a mikroprocesszorok gyors fejlődése megváltoztatta a súlypontot a turbinás áramlásmérők fejlesztésénél. Manapság elsősorban nem olyan turbinás áramlásmérők kialakítása a cél, amelyek nagyon jó linearitást mutatnak, hanem elsősorban olyan turbinás áramlásmérők kifejlesztése a feladat, amelyeknek (müszertényező) ismétlőképessége jó. A RAM vagy ROM memóriák ugyanis teljes hitelesítési görbéket tudnak tárolni és egyszerű software segítségével olyan interpoláló rutinokat lehet alkalmazni a kimenet linearizálására és leolvasására, amelyek nem lineáris karakterisztikájú áramlásmérőknél is megfelelően alkalmazhatók. A technika állása szerint ismert megoldások legújabb változatainál a mérőturbina jelleggörbéit különböző viszkozitásokhoz tartozóan tárolják és ily módon teljes viszkozitás kompenzációt lehet elérni egyszerűen azáltal, hogy a megfelelő interpoláló rutinokat alkalmazzák. A fentiekből megállapítható, hogy a technika állása szerint ismert áramlásmérő mérőturbina pontosságát gyakorlatilag a csapágyazás minősége határozza meg. A megfelelő csapágyazás kialakításához a méretezés és a kivitelezés célszerű módozatai szükségesek. A konkrét konstrukciós kivitelezés nehézségei a szűk tűrések következtében lépnek fel, amelyek úgy a csapágyhézagnál, mint az egytengelyűség megvalósításánál alapvető kritériumok. A technika állása szerint ismert megoldásoknál az egytengelyűség biztosítása céljából egyes gyártók csapágybakokba befogott fix tengelyt alkalmaznak, amelyen a perselyezett lapátos szerelvény forog. Ezen megoldások hiányossága a talpcsapágyak merőlegességének megvalósításához szükséges technológia nehézkessége. A technika állása szerint ismert megoldásoknál Foxboro az egytengelyűségtől való eltérés következményeit úgy küszöböli ki, hogy a lapátos szerelvénybe fixen befogott tengelyvégeket gőmbkiképzéssel alakította ki, és ezek forognak a csapágybakokban elhelyezett perselyekben. A technika állása szerint ismert másik konstrukciónál az Energoinvest által alkalmazott megoldás az óraszerkezeteknél szokásos tűcsapágyazással oldja meg a problémát. A technika állásához tartozó megoldásoknál említett Foxboro egy másik konstrukciós változata a kisebb turbináknál a lapátos szerelvényt konzolos kialakítással fogja meg. Az ismertetett mérőturbina konstrukciók hiányossága, hogy' viszonylag bonyolult az egytengelyűség megvalósítása, a mérsékelt egyenletes csapágykopás létrehozása, valamint az, hogy ezen szerkezeteknek jelentős hajlandósága mutatkozik befeszülések kialaku-2 195287 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
