ВОДОСЧЕТЧИК КВАРТИРНОГО АБОНЕНТА Российский патент 1997 года по МПК G01F1/10 

Изобретение относится к приборам измерения объемного расхода (количества) потока воды, предназначенных для квартирного абонента.

Известен водосчетчик квартирного абонента, содержащий корпус, калиброванный одноструйный гидравлический тракт которого симметричен относительно главной оси симметрии камеры радиусом R_k, с тангенциальной конфигурацией конфузора и диффузора входного и выходного патрубков камеры соответственно; крышка и днище камеры имеют зеркально отраженную поверхности конструктивного рисунка турбулизирующих поток ребер, тангенциальную немагнитную крыльчатку с внешним радиусом R ее тела вращения вокруг оси подпятника в центре камеры с известными геометрическими соотношениями размеров, узел гидравлического регулятора частоты вращения крыльчатки - параметра выходного сигнала водосчетчика, и узел съема выходного сигнала через механический либо магнитный вал к тахометру с сумматором счетного указателя разовых значений частоты вращения крыльчатки, пропорциональной объемному расходу (количеству) потока воды через камеру [1]
Недостатком известного водосчетчика является то, что в нем реализованы технические решения, снижающие уровень их метрологического качества за счет искусственно создаваемого высокого уровня дополнительных моментов сил гидравлического сопротивления вращению крыльчатки, не свойственных принципу измерения водосчетчика, как то:
при выборе оптимального значения радиального зазора R_k R геометрические размеры камеры и крыльчатки определяют без учета рабочих условий контроля потока воды и условия высокого качества скольжения крыльчатки, что обусловливает дополнительные моменты сил гидравлического сопротивления вращению крыльчатки, т.е. сверх тех, что обусловлены его принципом действия;
не учитывают особенности тангенциальной конфигурации входного и выходного патрубков, симметричных относительно главной оси симметрии камеры, состоящие в образовании при этом устойчивого воздушного пузыря в центральной области крышки камеры внутри сформировавшейся поверхности раздела между сжатым конфузором входного патрубка тангенциальным потоком и закручиваемого им совместно с крыльчаткой его балластной частью, что приводит к нарушению установившегося в камере энергетического баланса между ними, способствующего неравномерности вращения крыльчатки с образованием моментов сил гидравлического сопротивления пульсирующего характера.

Ближайшим аналогом к изобретению является водосчетчик квартирного абонента, содержащий немагнитный корпус, калиброванный одностуйный гидравлический тракт которого симметричный относительно главной оси симметрии камеры радиусом R_k с тангенциальной конфигурацией конфузора и цилиндрического входного и выходного патрубков соответственно; крышка и днище камеры имеют зеркально отраженные поверхности конструктивного рисунка турбулизирующих поток ребер; тангенциальную немагнитную многолопастную крыльчатку с внешним радиусом R ее тела вращения вокруг оси на подшипниках в центре камеры, геометрические соотношения размеров которых известны в функции калибра D_o водосчетчика, и параметром выходного сигнала его служит частота вращения крыльчатки [2]
Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона измерений за счет достижения высокого качества скольжения крыльчатки.

Это достигается тем, что в водосчетчике квартирного абонента, содержащем немагнитный корпус с калиброванным гидравлически трактом, выполненным в виде расположенных тангенциально к измерительной камере с крышкой и днищем конфузора и диффузора входного и выходного патрубков соответственно, причем в камере на немагнитной оси установлена немагнитная многолопастная крыльчатка, узел съема выходного сигнала, включающий тахометр и сумматор частоты вращения крыльчатки, ось вращения крыльчатки смещена по оси симметрии измерительной камеры на величину эксцентриситета в сторону точки пересечения осей патрубков на той же оси симметрии, в устройство введен узел крыльчатки, собранный на немагнитной крышке измерительной камеры с запрессованным в нее несущим подшипником и немагнитной осью крыльчатки, уравновешенной дополнительно введенным маховичным колесом с вмонтированными в него попарно-противоположно по диаметру и постоянным угловым шагом ферромагнитными штифтами, а узел съема выходного сигнала выполнен магнитоиндукционным, симметричной конструкции, с постоянно замкнутой магнитной цепью и заключен в установленную на корпусе герметичную немагнитную капсулу, при этом магнитоиндукционные катушки с полюсными наконечниками и постоянными магнитами установлены на днище герметичной немагнитной капсулы противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами маховичного колеса, установленного с возможностью свободного вращения в зазоре между днищем капсулы и дополнительно введенным кольцом ферромагнитного статора, закрепленным на внешней стороне немагнитной крышки камеры, постоянные магниты расположены в магнитной цепи последовательно и замкнуты дополнительно введенной планкой ферромагнитного полюса с одной стороны и через зазор кольцом ферромагнитного статора с другой, а магнитоиндукционные катушки соединены электрически последовательно между собой и клеммами электронного интегратора, соединенного с процессором.

Геометрические соотношения размеров камеры R_k и крыльчатки R выбирают в функции калибра D_o водосчетчика, а геометрические размеры их выполняют для конкретных рабочих условий выбором оптимального значения радиального зазора R_k R по параметрам теплофизических свойств и состояния потока воды, исходя из условия высокого качества скольжения крыльчатки по формуле

в которой k 0,4 гидравлическая константа процесса, независимая от режима течения потока воды;
τ_smax 333Па гидромеханическая константа, характеризующая полное напряжение трения на "стенке", заданное значение которого определяет верхнюю границу динами процесса по параметрам теплофизических свойств и состояния потока воды;
ν_tp, ρ_tp вязкость и плотность потока воды при данной температуре (индекс "Т") и давления (индекс "Р");
e 0,5(R_k-R) эксцентриситет крыльчатки относительно главной оси симметрии камеры;
r радиус ступицы крыльчатки.

Наряду с этим ось крыльчатки смещена по главной оси симметрии камеры на величину эксцентриситета e в сторону эффективно сжимаемого конфузором входного патрубка тангенциального потока воды, что исключает условие образования устойчивого воздушного пузыря в камере.

На чертеже показана схема водосчетчика квартирного абонента в продольно-осевом разрезе с условным контуром электронного интегратора - счетного указателя водосчетчика, принцип действия которого следующий.

В силу специфики тангенциальной конфигурации одноструйного гидравлического тракта в корпусе 1 водосчетчика под действием перепада давлений в потоке на участке камеры 2 между конфузором 3 и диффузором 4 входного и выходного патрубков соответственно образуется поверхность раздела между сжатым конфузором 3 тангенциальным потоком и его областной частью, закручиваемой совместно с крыльчаткой 5, посаженной на ось 6 в несущем подшипнике 7, запрессованном в крышку 8 камеры 2, уравновешенной маховичным колесом 9 с вмонтированными в него ферромагнитными штифтами 10, которые при свободном вращении маховичного колеса 9 в зазоре, образованном между днищем капсулы 11 и кольцом 12 ферромагнитного статора, установленном на внешней стороне крышки 8 камеры 2, коллимируют в зазоре магнитный поток и индуцируют электродвижущую силу индукции в магнитоиндукционных катушках 13, посаженных на полюсных наконечниках 14 с постоянными магнитами 15, замкнутых планкой 16 ферромагнитного полюса, закрепленными на днище капсулы 11 противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами 10; при этом магнитоиндукционные катушки 13 соединены электрически последовательно между собой и с клеммами электронного интегратора 17, процессор которого адаптирован к заданной функции преобразования электродвижущей силы индукции, суммирования ее разовых значений и представления в именованных единицах объемного расхода (количества) потока воды через камеру водосчетчика.

Использование: приборы измерения объемного расхода воды и предназначено для учета потребления воды квартирными абонентами. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, камеру 2, конфузор 3, диффузор 4, крыльчатку 5 с осью 6, несущий подшипник 7, крышку 8, маховичное колесо 9, ферромагнитные штифты 10, капсулу 11, кольцо 12 ферромагнитного статора, магнитоиндукционные катушки 13, полюсные наконечники 14, постоянные магниты 15, планку 16 ферромагнитного полюса, электронный интегратор 17. 1 ил.

Водосчетчик квартирного абонента, содержащий немагнитный корпус с калиброванным гидравлическим трактом, выполненным в виде расположенных тангенциально к измерительной камере с крышкой и днищем конфузора и диффузора входного и выходного патрубков соответственно, причем в камере на немагнитной оси установлена немагнитная многолопастная крыльчатка, узел съема выходного сигнала, включающий тахометр и сумматор частоты вращения крыльчатки, отличающийся тем, что ось вращения крыльчатки смещена по оси симметрии измерительной камеры на величину эксцентриситета в сторону точки пересечения осей патрубков на той же оси симметрии, в устройство введен узел крыльчатки, собранный на немагнитной крышке измерительной камеры с запрессованным в нее несущим подшипником и немагнитной осью крыльчатки, уравновешенной дополнительно введенным маховичным колесом с вмонтированными в него попарно противоположно по диаметру с постоянным угловым шагом ферромагнитными штифтами, а узел съема выходного сигнала выполнен магнитоиндукционным симметричной конструкции, с постоянно замкнутой магнитной цепью и заключен в установленную на корпусе герметичную немагнитную капсулу, при этом магнитоиндукционные катушки с полюсными наконечниками и постоянными магнитами установлены на днище герметичной немагнитной капсулы противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами маховичного колеса, установленного с возможностью свободного вращения в зазоре между днищем капсулы и дополнительно введенным кольцом ферромагнитного статора, закрепленным на внешней стороне немагнитной крышки камеры, постоянные магниты расположены в магнитной цепи последовательно и замкнуты дополнительно введенной планкой ферромагнитного полюса с одной стороны и через зазор кольцом ферромагнитного статора с другой, а магнитоиндукционные катушки соединены электрически последовательно между собой и клеммами электронного интегратора, соединенного с процессором.