11.1 Принцип действия

В основе работы ротаметров лежит вертикальное перемещение чувствительного элемента (поплавка) под действием потока среды. В этих приборах вследствие изменения проходного сечения (расстояние между поплавком и внутренней стенкой конической трубки) разность давлений на поплавок (перепад давлений) в момент равновесия остается величиной постоянной. Таким образом, положение поплавка относительно шкалы ротаметра является мерой расхода. При вертикальном перемещении поплавка момент равновесия наступает тогда, когда силы, действующие на поплавок сверху вниз (сила тяжести Fm и сила от действия потока на верхнюю плоскость поплавка Fпв) и снизу вверх (сила действия потока на нижнюю часть поплавка Fпи и сила трения потока о поплавки Fтр), уравновешиваются, т.е. когда Fm + Fпв = Fпи +Fтр, положение у поплавка соответствует определенная величина расхода. После выражения сил, действующих на поплавок, через физические параметры поплавка и среды, а также геометрические размеры поплавка и площадь сечения струя уравнения объемного расхода жидкости при определенном положении поплавка имеет вид:

Qo = aSk v 2gVn(Pn-P)/PSn (11.1)

где Qо - объемный расход измеряемой среды, м³/с;

a - коэффициент расхода;

Sk - площадь сечения струи, образованного телом поплавка и внутренней стенкой конической трубки, м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Pn - плотность материала, из которого изготовлен поплавок, кг/м³;

Vn - объем поплавка, м³;

Р - плотность измеряемой среды, кг,м³;

Sn - площадь сечения верхней части поплавка, м².

Коэффициент расхода a зависит от конусности трубки, неравномерности в распределении скоростей в кольцевом сечении, потерь на местные сопротивления внутри прибора, геометрической формы и размеров поплавка и прочее.

Ротаметры изготавливают со стеклянными и металлическими трубками, последние снабжаются измерительными преобразователями сигналов и работают в комплекте с измерительными приборами.

11.2 Типы и основные параметры

Устанавливаются следующие типы ротаметров:

1) РП – металлические ротаметры с преобразованием измеряемой величины в пневматический выходной сигнал (пневматические);

2) РЭ – металлические ротаметры с преобразованием измеряемо величины в электрический выходной сигнал (электрические);

3) РМ – ротаметры со стеклянной ротаметрической трубкой и местными показаниями.

По защищенности от воздействия окружающей среды ротаметры должны соответствовать одному из следующих исполнений:

1. обыкновенное по ГОСТ 12997 - 84;

2. защищенное от попадания внутрь ротаметров пыли со степенью защиты от IPOX до IP5X по ГОСТ 14254 - 80;

3. защищенное от попадания внутрь ротаметра воды со степенью защиты от IPO0 до IPX4 по ГОСТ 14254 - 80;

4. взрывозащищенные по ГОСТ 22782.0 - 81.

В России выпускают общепромышленные ротаметры типов РМ, РЭ и РП. Ротаметры типа РМ со стеклянной трубкой (на рисунках 11.3, 11.4) заменяют ранее выпускавшиеся типа РС.