Ротаметры устанавливаются на восходящих вертикальных трубопроводах и предназначены для измерения расходов жидкостей и газов. Ротаметры пригодны как для жидкостей, так и для газов. Метод измерения не дорог, в то же время весьма точен и надежен и имеет следующие преимущества: ротаметры сохраняют точность измерений даже при очень малых расходах стандартный диапазон 10:1 (отношение верхнего предела измерения к нижнему), пригодны даже при низком рабочем давлении
минимальные потери давления
местная индикация, не требующая вспомогательной энергии
прямые участки трубопровода «до» и «после» очень короткие или совсем не требуются заменяемость основных узлов
точный расчет шкалы на рабочий продукт по VDI
Ротаметры обычно имеют форму вертикальной конической трубы, расширяющейся вверх, в которой свободно перемещается вверх и вниз поплавок специальной формы. Жидкость движется вверх по трубе, вынуждая тем самым поплавок подняться на определенную высоту и образовать кольцевой зазор между ним и стенками трубы так, чтобы силы, действующие на поплавок, уравновесились. Следовательно, положение поплавка ротаметра соответствует определенной величине расхода, которую можно определить по шкале. В основном, на поплавок действуют три силы:
постоянная сила гравитации G
выталкивающая сила А, которая в соответствии с законом Архимеда является постоянной, если постоянна плотность жидкости
сила S, динамический напор потока, воздействующий на поплавок.
Поскольку в данном случае силы G и А постоянны, сила S в положении равновесия также должна быть постоянной (плавучее состояние), а сумма сил G + А должна быть равна ей и противоположна по направлению. Это достигается изменением кольцевого зазора до соответствующего равновесного положения поплавка в конусе ротаметра. Поэтому каждое значение расхода соответствует определенному кольцевому зазору, который при известной конусности ротаметра соответствует определенному положению поплавка.
Измерительная труба обычно имеет коническую форму. Если конус ротаметра непрозрачен, например, из металла, положение поплавка передается на индикатор магнитным или индукционным способом. Описанный принцип измерения может также использоваться в приборах с обратной геометрией, т.е. когда конический поплавок перемещается в диафрагме внутри цилиндрической трубы. Норма VDI/VDE 3513 определяет метод расчета шкал различных ротаметров с учетом всех параметров измеряемой среды: плотности, вязкости, давления и температуры. Этот метод используется также для пересчета шкалы на новые параметры измеряемой среды.