РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01F1/10 

Изобретение относится к области расходометрии и предназначено, в частности для создания коммунально-бытовых счетчиков газа, воды и тепла.

Известны счетчики жидкости, содержащие турбинку, установленную в корпусе с выходным и входным патрубками, и механически связанную с датчиком числа ее оборотов [1]
Недостатком устройства является низкая точность и диапазон измерения из-за того, что турбинка нагружена механической передачей.

Ближайшим аналогом изобретения является турбинный преобразователь расхода, содержащий корпус с входным и выходным каналами, турбинку с лопатками и оптический датчик числа оборотов турбинки [2]
Недостатком этого устройства является необходимость источника питания для датчика числа оборотов, что делает его неприемлемым для бытового использования.

Техническим результатом от использования изобретения является высокая точность измерения за счет обеспечения ненагруженного режима работы турбинки.

Это достигается тем, что турбинка установлена в корпусе внутри стакана-демпфера, в цилиндрической части которого выполнены окна, в которых подвешены дугообразные двуплечие анкерные створки с возможностью их колебаний относительно осей, параллельных оси вращения турбинки, анкерные створки содержат ребра жесткости и демпфирующие перемычки, внутренние кромки которых проходят по образующей внутренней цилиндрической стенки стакана-демпфера, а внешние кромки скреплены оболочкой в виде фольги-пленки. Ребра жесткости анкерных створок содержат кулачки, кинематически связанных через зубья анкерного колеса со счетчиком числа оборотов турбинки. А также, что ребра жесткости анкерных створок попарно соединенных между собой тягами таким образом, что входная часть одной створки соединена с выходной частью другой створки, при этом, одно из тяг выполнена в виде защемленной на ребрах жесткости пружинки.

Устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 показан общий вид расходомера-счетчика: на фиг.2 вид турбинки с лопатками, заключенной в стакан-демпфер.

Расходомер содержит: 1 входной канал расходометра-счетчика: 2 - конусное сопло-патрубок: 3 ось вращения турбинки: 4 турбинка: 5 - траектория движения потока: 6 лопатка: 7 стакан-демпфер: 8 анкерные створки: 9 ось качания створки: 10 выходной канал: 11 тяги: 12 - демпфирующие перемычки створок: 13 выходной кулачек: 14 механическая передача вращения анкерного колеса (в частности, с магнитной муфтой): 15 - механический счетчик количества газа или жидкости: 16 анкерное колесо: 17 - штифтовое соединение тяги: 18 внутренняя стенка стакана-демпфера: 19 - тяга-пружинка: 20 жесткое соединение тяги-пружинки и ребра жесткости створки: 21 ось вращения анкерного колеса: 22 входной кулачек.

Конусное сопло 2, расположенное внутри цилиндрической части турбинки 4, которая имеет возможность вращательного движения относительно оси 3 и поступательного вдоль этой оси, движущийся поток, траектория которого показана пунктирной линией 5, проходит через окна в цилиндрической части каркаса турбинки, частично отдавая свою энергию лопатками 6, стакану-демпферу 7 и анкерными створками 8, которые могут поворачиваться относительно оси 9 в сторону, зависящую от положения лопаток (оси окон) и турбинки относительно створок. Створки целесообразно соединить попарно между собой тягами 11 жесткости, а для повышения кинематической определенности движения элементов створок( выбора зазоров в осях и штифтах) одну из тяг следует выполнять в виде защемленной на концах прямолинейной пружинки (например, струны).

Анкерные створки 8 для снижения их момента инерции и увеличения жесткости и движущихся сил содержат ребра жесткости, выполненные в виде дугообразных двуплечих рычагов, и демпфирующих перемычек 12, внутренние кромки которых проходят по образующей цилиндрической части стакана-демпфера 7, а наружные кромки скреплены оболочкой в виде фольги-пленки. На ребрах жесткости закреплены кулачки 13, связанные через анкерное колесо 16, механическую передачу 14( которая может быть снабжена магнитной и червячной или поводково-цепочной передачей) с механическим счетчиком 15 числа оборотов турбинки.

На схеме (фиг. 2) показана турбинка 4 с рабочими окнами в цилиндрической части каркаса и лопатками 6 от углового положения и частоты ω, вращения которых зависти распределение и величина давления на анкерных створках, т.е. - их угловое положение и положение кулачков 13 и 22, а также анкерного колеса 16. Тяги 11 жесткости и тяга 19 упругости закреплены, например, посредством штифтовых на концах 17 и 20 ребер жесткости створок.

Работа расходометра-счетчика заключается в следующем. Входной 22 и выходной 13 кулачки в соответствии с колебаниями створок поочередно входят в зацепление с зубьями анкерного колеса 16, которое поворачивается относительно оси 21 и тем самым, перемещает счетчик 15 числа оборотов турбинки.

При вращении турбинки лопатки вызывают демпфирующие возмущения потока, которые обуславливают перераспределение давлений на анкерных створках и создают на них вращающие моменты. В случае малых расходов газа упомянутые моменты оказываются весьма малыми (порядка 1-3 мН•см). Для увеличения моментов целесообразно использовать более двух лопаток 6 и анкерных створок 8. Последние соединены попарно ( входная часть одной створки соединена с выходной частью другой створки) между собой тягами 11 посредством шарнирных (штифтовых) сочленений. А для выбора зазора в элементах соединений и в осях колебаний створок одна из тяг (например, 19) выполнена в виде прямолинейной пружинки (например, струны), жестко скрепленной на концах с ребрами жесткости створок. Это повышает технологичность изготовления и наладки устройства.

Колебания створок в последнем случае сопровождаются изгибами пружинки, что обеспечивает плавность движения створок, снижение трения во всех элементах сочленения, кинематическую определенность движения и повышает надежность работы анкерного зацепления с зубьями анкерного колеса. Так, применение трех створок позволяет уменьшить зону нечувствительности в диапазоне измерения малых расходов почти в три раза по сравнению с расходомером с одной створкой и лопаткой.

Использование четырех лопаток и створок позволяет еще больше увеличить момент сил на анкерном колеси, но одновременно ограничивает частотный диапазон (до 40 Гц) за счет индуктивных, емкостных потерь, ударов, проскальзывание кулачков, что вызывает увеличение динамических погрешностей.

В результате достигается полная взрывобезопасность работы расходомера-счетчика, обеспечивается автономность его работы от наличия источников электропитания. Оперативный контроль точности работы расходомера-счетчика осуществляется оператором периодически посредством электронного частотомера с автономным электропитанием и встроенного контрольного термоанемерезистивного или оптронного преобразователя, который в рабочем режиме оказывается обесточен. Точность работы предлагаемого расходомера-счетчика достигает по газу 0,5 1,0% по маловязкой жидкости - 0,10 -,5%

Использование: в области расходометрии для создания коммунально-бытовых счетчиков газа, воды и тепла. Сущность изобретения: устройство содержит входной канал 1, конусное сопло-патрубок 2, турбину 4 с осью 3 вращения, лопатки 6 турбины, стакан-демпфер 7, анкерные створки 8 с осью качения 9, выходной канал 10, тяги 11, демпфирующие перемычки 12, выходной кулачек 13, механическую передачу 14 вращения анкерного колеса, механический счетчик 15, анкерное колесо 16, штифтовое соединение тяги 17, тягу-пружину 19, жесткое соединение тяги 20, ось вращения анкерного колеса 21 и выходной кулачек 22. 1 з.п.ф-лы,2 ил.

1. Расходомер-счетчик газа или жидкости, содержащий корпус с входным и выходным каналами, турбинку с лопатками и датчик числа оборотов турбинки, отличающийся тем, что турбинка установлена в корпусе внутри стакана-демпфера, в цилиндрической части которого выполнены окна, в которых подвешены дугообразные двуплечие анкерные створки с возможностью их колебаний относительно осей, параллельных оси вращения турбинки, анкерные створки содержат ребра жесткости и демпфирующие перемычки, внутренние кромки которых проходят по образующей внутренней цилиндрической стенки стакана-демпфера, а внешние кромки скреплены оболочкой в виде фольги-пленки, ребра жесткости анкерных створок содержат кулачки, кинематически связанные через зубья анкерного колеса со счетчиком числа оборотов турбинки. 2. Расходомер-счетчик по п.1, отличающийся тем, что ребра жесткости анкерных створок попарно соединены между собой таким образом, что входная часть одной створки соединена с выходной частью другой створки, при этом одна из тяг выполнена в виде защемленной на ребрах жесткости пружинки.