СКОРОСТНОЙ ВОДОМЕР Российский патент 1997 года по МПК G01F1/38 

Изобретение относится к измерительной технике контроля производственных процессов и может быть использовано в городских и промышленных системах водоснабжения для учета производительности и установления рациональных режимов работы насосных станций, водоводов и других сооружений водопровода.

Известны скоростные водомеры, содержащие датчик скорости типа трубки скоростного напора и дифманометр в качестве вторичного прибора [1]
Недостатком данных водомеров является требование отсутствия в контролируемой жидкости механических загрязнений, наличие которых приводит к необходимости периодического демонтажа датчика скорости с целью удаления отложений и проверки его герметичности.

Известен скоростной водомер, содержащий датчик скорости типа вертушки и вторичный прибор в виде электронного потенциометра, милливольтметра или частотомера [2]
Недостаток известного водомера обусловлен наличием в контролируемом потоке постоянно движущихся частей датчика скорости и необходимостью вследствие этого в относительно сложной системе их смазки, что сказывается на надежности работы.

Задача изобретения повышение надежности работы водомера.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в скоростном водомере, содержащим датчик скорости и вторичный прибор, датчик скорости выполнен в виде чувствительного элемента, установленного на несущей трубке с обеспечением возвратно-поступательного смещения вдоль контролируемого потока, и электромеханического блока в составе ползуна, устройства преобразования линейного смещения чувствительного элемента во вращательное смещение винтовой оси ползуна и контактной колодки с обеспечением ползуна двумя контактными перемычками. При этом вторичный прибор водомера выполнен в виде электронного блока формирования и регистрации выходного сигнала, в состав которого включены генератор стандартных импульсов, две схемы выделения информационного импульса и реверсивный счетчик. Кроме того, вторичный прибор может быть дополнительно снабжен генератором счетных импульсов и двумя вентилями.

Согласно второму варианту схемы вторичного прибора водомера в ее состав помимо реверсивного счетчика включены генератор постоянного сигнала и две дифференцирующие цепочки.

На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого водомера; на фиг. 2 - схема его вторичного прибора; на фиг. 3 общая схема электромеханического датчика скорости; на фиг. 4 и 5 варианты схемы вторичного прибора, работа последней из которой поясняется временными диаграммами на фиг.6.

Водомер монтируется на трубопроводе 1 посредством седелки 2, задвижки 3 и шлюзовой камеры 4 с сальником и содержит датчик скорости, выполненный в виде чувствительного элемента 5 с защитными чехлами 6 и 7, установленными на несущей трубке 8, и в виде электромеханического блока 9, подключенного кабелем 10 к вторичному прибору 11 (фиг.1). Блок 9 снабжен двумя рядами контактов 12 и 13, общей шиной 14 и двумя контактными перемычками 15, 16.

Вторичный прибор 11 водомера выполнен в виде электронного блока формирования и регистрации выходного сигнала, в состав которого включены генератор 17 стандартных импульсов, две схемы 18 и 19 выделения информационных импульсов и реверсивный счетчик 20 (фиг.2). Количество электронных ключей 21-40 (и диодов 41-60) соответствует количеству контактов блока 9.

В состав блока 9 включено также не показанное на фиг. 1 и 3 устройство преобразования линейного смещения элемента 5 во вращательное смещение винтовой оси 61 ползуна 62, двугранный угол между контактными перемычками 15 и 16 которого превышает по значению двугранный угол между рабочими плоскостями контактной колодки 63 (фиг.3).

Вторичный прибор 11 водомера может быть дополнительно снабжен генератором 64 счетных импульсов и двумя вентилями 65 и 66 (фиг.4). Согласно фиг.5 схема прибора 11 может быть составлена из генератора 67 постоянного сигнала, двух дифференцирующих цепочек 68 и 69 и двух диодов 70 и 71 с реверсивным счетчиком 20.

Предлагаемый скоростной водомер работает следующим образом.

Водомер предназначен для определения расхода воды в трубопроводе 1 большого диаметра и поэтому он отличается от обычных скоростных водомеров тем, что на его чувствительный элемент 5 воздействует не весь поток, а лишь его часть. То есть принцип работы данного уровнемера основан на измерении скорости V_x потока в точке расположения центра рабочей плоскости элемента 5, частично блокирующего поток (фиг.1).

Измерение скорости V_x производится в ограниченном диапазоне скоростей, в котором за минимальную принимается скорость, при которой наблюдается полное наполнение трубопровода 1 и установившийся режим течения потока, а за максимальную верхний предел скорости, рекомендуемый для данного диаметра трубопровода 1 при его использовании в качестве внешней сети водопровода. Выбранный диапазон скоростей разбивается на заданное количество поддиапазонов, которое определяет разрешающую способность водомера для трубопровода 1. Поддиапазоны задаются соотношением величины максимального линейного смещения элемента 5 вдоль контролируемого потока и количества контактов 12 (13) электромеханического блока 9, входящего в состав датчика скорости водомера.

Для установления соответствия между пространственным положением контактной перемычки 15(16) и скоростью контролируемого потока блок 9 снабжен непоказанным на фиг. 1 и 3 устройством преобразования линейного смещения элемента 5 во вращательное смещение винтовой оси 61 ползуна 62. Вращаясь в ту или иную сторону, винтовая ось 61 способствует смещению ползуна 62 в направлении, соответствующем повышению либо понижению скорости потока в трубопроводе 1. При смене данного направления происходит смена контактных перемычек 15 и 16, замыкающих общую шину 14 с тем или иным контактом соответствующего ряда 12(13) контактной колодки 63 (фиг.3). Это обеспечивается тем, что двугранный угол между контактными перемычками 15 и 16 ползуна 62 несколько превышает по значению двугранный угол между рабочими плоскостями колодки 63.

Общая шина 14 колодки 63 подключена к выходу генератора 17 стандартных импульсов, а каждый из контактов рядов 12 и 13 соединен с входом соответствующего электронного ключа 21-40 схемы 18 или 19 выделения информационных импульсов. На фиг. 2 показан случай подключения генератора 17 к входу электронного ключа 25 схемы 18. Первый стандартный импульс с выхода генератора 17, пройдя открытый в исходном состоянии ключ 25, закроет его за собой и в качестве информационного через диод 45 поступит на первый вход реверсивного счетчика 20. Одновременно данный импульс поступит на отпирающие входы электронных ключей 31-40 схемы 19 и переведет либо подтвердит их открытое состояние. Если схема 18 предназначена для выделения информационного импульса при повышении скорости контролируемого потока, то показания счетчика 20 увеличатся на единицу. При понижении скорости потока в работу включится схема 19, подключенная ко второму входу реверсивного счетчика 20, поступая на который через диоды 51-60 информационные импульсы будут уменьшать показания последнего. При этом первый из данных импульсов, поступая в схему 18, откроет ее электронные ключи, запертые на момент смены направления линейного смещения ползуна 62.

Изменение показаний реверсивного счетчика 20 на единицу при прохождении ползуном 62 очередного контакта колодки 63 не совсем удобно для определения расхода, так как счетчик 20 регистрирует количество поддиапазонов скорости потока, на которое условно посредством контактной колодки 63 разбит рабочий диапазон скоростей данного трубопровода 1. Поэтому на фиг. 4 представлена схема вторичного прибора, которая по сравнению со схемой на фиг. 2 дополнена генератором 64 счетных импульсов и двумя вентилями 65 и 66. При этом через вентили 65 и 66 генератор 64 подключен ко входам счетчика 20, а схемы 18 и 19 подключены к запирающему входу соответствующего вентиля. В результате соответствие показаний реверсивного счетчика 20 значениям расхода для каждого конкретного диаметра трубопровода 1 будет достигаться посредством регулировки длительности стандартных импульсов генератора 17 и частоты следования счетных импульсов генератора 64.

На фиг. 5 показан второй вариант схемы вторичного прибора предлагаемого водомера. В данной схеме генератор 67 вырабатывает постоянный сигнал 72 (фиг.6). При смещении ползуна 62 в ту или иную сторону его контактной перемычкой 15 из сигнала 72 сформируются стробы 73 и 74, а перемычкой 16 - стробы 75 и 76, поступающие на вход соответствующей дифференцирующей цепочки 68 или 69. Цепочка 68 преобразует стробы 73 и 74 в кратковременные импульсы 77-80, импульсы 77 и 79 из которых через диод 70 поступают на первый вход реверсивного счетчика 20. При смене направления смещения ползуна 62 из импульсов 81-83 дифференцирующей цепочки 69 информационные импульсы 81 и 83 выделяются диодом 71 и направляются на второй вход счетчика 20.

Таким образом, предлагаемый водомер позволяет производить контроль расхода воды в трубопроводах большого диаметра без включения в его состав датчика скорости постоянно движущихся частей, и тем самым повысить надежность работы при учете производительности и установлении режимов насосных станций, водоводов и других сооружений водопровода.

Использование: в системах водоснабжения для учета производительности и установления рациональных режимов работы насосных станций, водоводов и других сооружений водопровода. Сущность изобретения: водомер содержит датчик скорости и вторичный прибор. Датчик скорости выполнен в виде чувствительного элемента, установленного на несущей трубке с обеспечением возвратно-поступательного смещения вдоль контролируемого потока, и электромеханического блока в составе ползуна, устройства преобразования линейного смещения чувствительного элемента во вращательное смещение винтовой оси ползуна, и контактной колодки с обеспечением ползуна двумя контактными перемычками. Вторичный прибор водомера выполнен в виде электронного блока формирования и регистрации выходного сигнала, в состав которого включены генератор стандартных импульсов, две схемы выделения информационных импульсов и реверсивный счетчик. Вторичный прибор может быть дополнительно снабжен генератором счетных импульсов и двумя вентилями. В состав вторичного прибора помимо реверсивного счетчика могут быть включены генератор постоянного сигнала и две дифференцирующие цепочки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Скоростной водомер, содержащий датчик скорости и вторичный прибор, отличающийся тем, что датчик скорости выполнен в виде чувствительного элемента, установленного на несущей трубке с возможностью обеспечения возвратно-поступательного смещения вдоль контролируемого потока, и электромеханического блока, в который включены ползун, устройство преобразования линейных смещений чувствительного элемента во вращательные смещения винтовой оси ползуна и контактная колодка с двумя рабочими плоскостями, каждая из которых снабжена одним рядом контактов и с общей шиной, при этом ползун снабжен двумя контактными перемычками, двугранный угол между которыми превышает по значению двугранный угол между рабочими плоскостями контактной колодки. 2. Скоростной водомер по п.1, отличающийся тем, что вторичный прибор выполнен в виде электронного блока формирования и регистрации выходного сигнала, в состав которого включены генератор стандартных импульсов, две схемы выделения информационных импульсов и реверсивный счетчик, каждый вход которого подключен к выходу одной из схем выделения с подключением каждого входа этой схемы выделения к одному из контактов соответствующего ряда контактной колодки, к общей шине рабочих плоскостей которой подключен выход генератора стандартных импульсов, при этом схемы выделения информационных импульсов включают равное количество электронных ключей, выход каждого из которых подключен к своему запирающему входу, а отпирающий вход, объединенный с отпирающими входами других ключей данной схемы, к выходу другой схемы выделения, а выходом каждой схемы выделения являются объединенные через диоды выходы электронных ключей. 3. Скоростной водомер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что электронный блок формирования и регистрации выходного сигнала снабжен генератором счетных импульсов и двумя вентилями, вход каждого из которых подключен к выходу генератора счетных импульсов, отпирающий вход к выходу соответствующей схемы выделения информационных импульсов, а выход к соответствующему входу реверсивного счетчика. 4. Скоростной водомер по п.1, отличающийся тем, что вторичный прибор выполнен в виде электронного блока формирования и регистрации выходного сигнала, в состав которого включены генератор постоянного сигнала, две дифференцирующие цепочки и реверсивный счетчик, каждый вход которого подключен через диод к выходу соответствующей дифференцирующей цепочки, входы которых подключены к контактам одного из рядов контактной колодки, к общей шине рабочих плоскостей которой подключен выход генератора постоянного сигнала.