СЧЕТЧИК ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1996 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к приборам измерения количества протекшей среды, и может быть использовано, например, для измерения количества газа в бытовых условиях.

Известны счетчики жидкости, имеющие корпус с измерительной камерой, в которой размещена прямолопастная турбина. Ее вращение с помощью магнитной муфты передается на показывающее устройство [1] Количество оборотов турбинки пропорционально количеству протекшей среды.

Недостатком таких счетчиков при работе на газах является наличие выбега турбинки, т.е. вращение несмотря на отсутствие расхода измеряемой среды. Наряду с этим такие приборы допускают неучтенный переток измеряемой среды при малых скоростях течения, когда энергия струи измеряемой среды еще недостаточна для вращения турбинки. Это также приводит к понижению точности измерения.

Ближайшим аналогом к изобретению является датчик расхода текучей среды, содержащий корпус, камеру, разделенную перегородкой на две части, верхнюю и нижнюю. В нижней камере, соединенной с входным отверстием, установлена турбинка с возможностью вращения. В верхней камере, соединенной с выходным отверстием, установлены магнитный датчик и поплавок, выполняющий роль тормоза турбины при прекращении перетока среды из одной камеры в другую [2]
Поплавок благодаря трению о перегородку устраняет влияние выбега турбинки на показания прибора. Однако наличие широкой поверхности контакта между поплавком и перегородкой при работе на малых расходах приводит к неустойчивой работе прибора, т.е. самое незначительное изменение зазора приводит к резкому изменению трения между поплавком и перегородкой. В данном датчике остается также неучтенный переток измеряемой среды при очень малых расходах, т.к. не полностью перекрывается сечение рабочего канала.

Техническим результатом от использования изобретения является создание счетчика газа или жидкости с повышенной точностью благодаря исключению неконтролируемого перетока измеряемой среды.

Для этого счетчик газа или жидкости, содержащий корпус с измерительной камерой, состоящей из нижней и верхней полостей, соединенных, соответственно, с входным и выходным патрубками, закручивающее поток устройство, турбинку с вертикальной осью, расположенную в нижней полости, и регистрирующее устройство, снабжен клапанным устройством, включающим в себя клапан и седло. Клапан жестко соединен с торцовой поверхностью лопастей турбинки и установлен с возможностью осевого перемещения при вращении турбинки на входе верхней полости, диаметр которой больше диаметра нижней полости.

Седло клапанного устройства неподвижно закреплено в корпусе и расположено в нижней камере. Седло имеет вблизи плоскости соединения полостей измерительной камеры на своей внутренней боковой поверхности скос, на который опирается клапан.

В седле клапанного устройства также выполнены одно или несколько сквозных тангенциальных отверстий в зоне расположения лопастей турбинки.

Клапан выполнен в виде тела вращения с образующей параллельной или под углом к оси измерительной камеры, неравным углу скоса внутренней боковой поверхности седла клапанного устройства.

Таким образом в предложенном счетчике газа или жидкости вследствие конструктивных особенностей выполнения клапанного устройства полностью устраняются перетечки измеряемой среды при работе в зоне нечувствительности измерительного устройства и снижается трение, т.к. контакт клапана и седла происходит по окружности, что приводит к повышению точности измерения.

На фиг.1 приведен счетчик газа или жидкости в разрезе /вид спереди/, на фиг. 2 разрез по А-А; на фиг.3 и 4 примеры конструктивного выполнения клапанного устройства.

Счетчик газа или жидкости /фиг.1/ содержит корпус 1 с измерительной камерой, состоящей из двух полостей нижней 2 и верхней 3, соединенных, соответственно, с входным 4 и выходным 5 патрубками, крышку 6 и регистрирующее устройство, включающее в себя магнитную муфту 7 и устройство отсчета 8. В нижней полости 2 соосно с ней расположена прямолопастная турбинка 9. С торцовой поверхностью ее лопастей жестко соединен клапан 10, выполненный в виде тела вращения, например диска. Он установлен на входе верхней полости 3 на скосе 11 внутренней боковой поверхности седла 12 клапанного устройства. Седло 12 неподвижно закреплено в корпусе 1 с помощью кольца 13 и расположено соосно в нижней камере 2. В седле 12 в зоне расположения лопастей турбинки 9 может быть выполнено одно или несколько горизонтальных сквозных отверстий 14, равномерно расположенных по окружности, для ввода измеряемой среды в нижнюю полость 2.

В качестве закручивающего поток устройства может использоваться помимо тангенциального подвода потока также струенаправляющий аппарат при подводе измеряемой среды по оси камеры.

На торцовой стенке корпуса 1 в нижней полости 2 могут быть установлены турбулизаторы потока 15, которые могут быть выполнены, например, в виде диска с отверстиями или ребрами. Он служит для снижения влияния пограничного слоя среды на метрологическую характеристику счетчика.

Счетчик газа или жидкости работает следующим образом. Поток измеряемой среды, пройдя через входной патрубок 4 и тангенциальные отверстия 14, выполненные в седле 12 клапанного устройства, приобретает вращательное движение и, воздействуя на лопасти турбинки 9, приводит ее во вращение.

Одновременно под воздействием осевой составляющей гидродинамической силы потока клапан 10, жестко соединен с торцевой поверхностью лопастей турбинки 9, приподнимается и открывает тем самым переток жидкости в верхнюю полость 3, соединенную с выходным отверстием 5.

Число оборотов турбинки 9, пропорциональное количеству протекшей жидкости, с помощью магнитной муфты 7 передается на устройство отсчета 8.

При прекращении потока измеряемой среды гидродинамическая сила пропадает, турбинка 9 опускается под действием силы собственного веса и клапан 10 садится на скос 11 седла 12 клапанного устройства, тормозя вращение турбинки 9.

Вследствие того, что угол скоса внутренней боковой поверхности седла не равен углу между образующей клапана 10 и осью измерительной камеры /фиг.2 и 3/, контакт между клапаном 10 и седлом 12 происходит по окружности, а не по плоскости, что приводит к понижению сил трения, и, следовательно, к увеличению точности, особенно при работе на малых расходах в начале диапазона измерения.

Таким образом при осуществлении изобретения полностью устраняются перетечки измеряемой среды при работе в зоне нечувствительности измерительного устройства, а также повышается точность измерения благодаря снижению трения в клапанном устройстве вследствие уменьшения контактной поверхности, контакта по окружности деталей клапанного устройства.

Использование: в приборостроении для измерения количества газа в бытовых условиях. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, измерительную камеру с нижней 2 и верхней 3 полостями, входной 4 и выходной 5 патрубки, кромку 6, магнитную муфту 7, устройство отсчета 8, прямолопастную турбину 9, клапан 10, седло 12 со скосом 11 на внутренней боковой поверхности, кольцо 13, тангенциальные отверстия 14, турбулизаторы потока 15. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Счетчик газа или жидкости, содержащий корпус с измерительной камерой, состоящей из нижней и верхней полостей, соединенных соответственно с входным и выходным патрубками, закручивающее поток устройство, турбинку с вертикальной осью, расположенную в нижней полости, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что он снабжен клапанным устройством, включающим клапан и седло, причем клапан, жестко соединенный с торцевой поверхностью лопастей турбинки, установлен на входе верхней полости, диаметр которой больше диаметра нижней, с возможностью осевого перемещения при вращении турбинки, а седло, неподвижно закрепленное в корпусе, расположено соосно в нижней камере и имеет вблизи плоскости соединения полостей на своей внутренней боковой поверхности скос, на который опирается клапан, причем нижняя полость соединена с входным патрубком посредством одного или нескольких сквозных тангенциальных отверстий, выполненных в седле в зоне расположения лопастей турбинки. 2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде тела вращения с образующей, параллельной оси измерительной камеры. 3. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде тела вращения с образующей под углом к оси измерительной камеры, не равным углу скоса внутренней боковой поверхности седла.