МЕХАНИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК РАСХОДА ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01F1/10 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к конструкции измерителей расхода жидкостей, например для измерения расхода воды для бытовых нужд.

Известен турбинный счетчик расхода жидкости [1] который состоит из корпуса, турбинки, двух подшипников, редуктора с валом для передачи вращающего момента турбинки на механическое счетное устройство, уплотнения вала передачи вращающего момента, механического счетного устройства.

Недостатком известной конструкции является недостаточная чувствительность, определяемая потерями на трение в редукторе и особенно в уплотнении вала, т.к. уплотнение должно быть герметичным и выдерживать перепад давления между измерительной средой и объемом, где находится механическое счетное устройство. Этот перепад может составлять, например в водопроводной сети, величину 10 ат и более. Этой конструкции также свойственен повышенный износ одного из подшипников турбинки, определяемый повышенным гидродинамическим давлением потока измеряемой среды на лопасти турбинки, которое передается на подшипник.

Наиболее близким аналогом изобретения является механический счетчик расхода жидкости, содержащий ламиниризатор, турбинку с осью, установленной в подшипниках, устройство герметичной передачи вращающего момента на механическое счетное устройство [2]
Недостатком известной конструкции является повышенное гидродинамическое сопротивление передающей части магнитной муфты, вращающейся в измеряемой среде. К недостатку относится и возможность налипания на магнитную муфту ферромагнитных примесей, например в водопроводной сети ржавчины, что приводит к изменению показателей, а то и полному отказу счетчика. При работе известных счетчиков в коммерческих сетях учета их легко вывести из строя, наложив внешнее магнитное поле и, тем самым, затормозить вращение турбинки. Не решен в этой конструкции и вопрос осевой разгрузки подшипника турбинки.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение ресурса, чувствительности и эксплуатационной надежности механического счетчика расхода жидкости.

Это достигается тем, что устройство передачи вращающего момента выполнено в виде кольцевого постоянного магнита с кольцевыми полюсными наконечниками, охватывающими ось турбинки, объем между ними заполнен ферромагнитной жидкостью, на оси турбинки установлена конусообразная втулка, входящая конусообразной поверхностью в зазор между полюсными наконечниками и осью, а механическое счетное устройство изолировано от измеряемой жидкости посредством сильфона.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция механического счетчика расхода жидкости.

Механический счетчик расхода жидкости содержит литой корпус 1, в который вкручивается головка 2 счетчика, содержащая ламиниризатор регулятор 3 с неподвижными направляющими лопастями 4 и несколькими лопастями, имеющими возможность поворачиваться вокруг продольной оси в процессе регулирования. В центре ламиниризатора регулятора 3 установлен подшипник 5 оси 6 турбинки 7. Пространство с измеряемой жидкостью отделено от объема, в котором находится механическое счетное устройство 8 пробкой 9, в которую на резиновых изолирующих прокладках 10 вставляется феррожидкостное/ уплотнение ось 6 турбинки 7, состоящее из полюсных наконечников 11, между которыми вставлен кольцеобразный магнит 12. Полюсные наконечники 11 и магнит 12 сжимаются ввинчивающейся прижимной шайбой 13 с фигурным вырезом на ее внутренней стороне для приема ферромагнитной жидкости 14, заполняющей зазор между осью 6 турбинки 7 и полюсными наконечниками 11 при ее тепловом расширении. На оси 6 надета конусообразная втулка 15, входящая своей конусообразной стороной в зазор между осью 6 и полюсным наконечником 11. Объем занимаемый механическим счетным устройством 8, разделен с измеряемой жидкостью посредством сильфона 16. В объеме, занимаемом механическим счетным устройством 8 и заполненном веществом, благоприятным для работы устройств, находящихся в нем (воздух, масло, глицерин), расположены подшипник 17 оси турбинки 7 и первая ступень редуктора 18 механического счетного устройства 8. Счетчик снабжен специальным регулировочным винтом 19 и фильтрующим элементом 20.

Механический счетчик расхода жидкости работает следующим образом.

Поток измеряемой жидкости проходит через фильтр 20, которым отфильтровываются различные твердые фракции (песок, ржавчина и т.д.). Ламиниризатор-регулятор 3 ламиниризирует поток и с помощью регулируемых винтом 19 лопастей 4 направляет поток измеряемой жидкости под необходимым углом атаки на турбинку 7. Эта операция позволяет производить калибровку счетчика. Вращение турбинки 7 посредством оси 6 редуктора 18 передается на механическое счетное устройство 8. Передаточное число редуктора 18 подбирается при тарировке таким образом, что определенному количеству оборотов турбинки 7 ставится в соответствие единица объема измеряемой жидкости (литр, м³ и т.д.), точное значение соответствия устанавливается при тарировке регулировочным винтом 19. Ось 6 турбинки 7 при введении ее в область, где находится механическое счетное устройство 8, уплотняется ферромагнитным уплотнителем [2] которое состоит из постоянного магнита 12 и 2-х полюсных наконечников 11. Ферромагнитная жидкость 14, заполняя зазор между осью 6 и полюсными наконечниками 11, надежно там удерживается магнитным полем, изолируя разделяемые уплотнением полости. Одна секция феррожидкостного уплотнения удерживает перепад до 1,5 ат. Но разность давлений между полостями с измеряемой жидкостью и с механическим счетным устройством может составлять значительно большую величину. Для того чтобы не делать феррожидкостное уплотнение многосекционным и повысить надежность его работы, лопасти с измеряемой жидкостью и механическим счетным устройством изолированы посредством сильфона 16, который, сжимаясь или растягиваясь, уравнивает давление в обеих полостях. Таким образом, феррожидкостное уплотнение должно удерживать только перепад давлений, равный упругой силе сжатия (растягивания) сильфона, а она много ниже 1,5 ат.

За счет уплотнения оси 6 ферромагнитной жидкостью силы трения покоя и вращения делаются бесконечно малыми и чувствительность турбинки 7, а следовательно счетчика в целом, существенно увеличивается.

На ось 6 турбинки 7 плотно насаживается немагнитная конусообразная втулка 15. Конус, обращенный к турбинке 7, служит для отражения потока измеряемой жидкости и предотвращения вымывания феррожидкостного уплотнения, а конус, обращенный к зазору между осью 6 и полюсным наконечником 11, контактирует с ферромагнитной жидкостью; когда ось 6 под действием гидродинамического напора на турбинку 7 стремится надавить на подшипник 17, это давление через конусообразную втулку 15 передается на ферромагнитную жидкость 14, при этом ферромагнитная жидкость выталкивает конусообразную втулку 15 за счет магнитных сил, как пружина [2, стр. 114] Таким образом, контактное трение в подшипнике 17 заменяется жидким трением конусообразной втулки 15 о ферромагнитную жидкость 14, что повышает ресурс подшипника и счетчика в целом. Полость с механическим счетным устройством 8 заполняется веществом, благоприятствующим работе подшипника 17, редуктора 18, механического счетного устройства 8, это может быть трансформаторное масло, воздух и др.

Головка 2 счетчика может выкручиваться из корпуса 1 для ревизии, ремонта, замены и т.д.

Применение феррожидкостного уплотнения вала позволяет снизить трение покоя до предельно минимального значения, что существенно повышает чувствительность счетчика. Сильфонное разделение объемов с измеряемой жидкостью и механическим счетным устройством повышает надежность работы феррожидкостного уплотнения и упрощает его конструкцию. Применение конусообразной отражательной втулки в совокупности с феррожидкостным уплотнением позволяет разгрузить подшипник турбинки, повысив эксплуатационную надежность за счет замены трения в подшипнике на жидкостное трение и его ресурс.

Использование: в измерительной технике для измерения расхода для бытовых нужд. Сущность изобретения: устройство содержит литой корпус 1, головку счетчика 2, ламиниризатор-регулятор 3, направляющие лопасти 5, ось 6, турбину 7, счетное устройство 8, пробку 9, изолирующие прокладки 10, полюсные наконечники 11, магнит 12, прижимную шайбу 13, ферромагнитную жидкость 14, конусообразную втулку 15, сильфон 16, подшипник 17, редуктор 18, регулировочный винт 19, фильтрующий элемент 20. 1 ил.

Механический счетчик расхода жидкости, содержащий ламиниризатор, турбинку с осью, установленной в подшипниках, устройство герметичной передачи вращающего момента на механическое счетное устройство, отличающийся тем, что устройство герметичной передачи вращающего момента выполнено в виде кольцевого постоянного магнита с полюсными наконечниками, охватывающими ось турбинки, объем между ними заполнен ферромагнитной жидкостью, на оси турбинки установлена конусообразная втулка, входящая конусообразной поверхностью в зазор между полюсными наконечниками и осью, а механическое счетное устройство изолировано от измеряемой жидкости посредством сильфона.