МЕХАНИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК РАСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА Российский патент 1997 года по МПК G01F1/68 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в качестве счетчика количества тепла (теплосчетчика) для учета тепла, переносимого потоком вещества (жидкости, газа и др.). Кроме того, изобретение может быть использовано в счетчиках количества вещества с коррекцией по плотности, давлению, температуре и др. физическим параметрам вещества, переносимого потоком.

В настоящее время известно множество различных по конструкции и принципу действия теплосчетчиков, водосчетчиков, газосчетчиков и других, общим названием которых является счетчик расходного параметра потока (количества тепла, жидкости, газа и т.п.).

Известен счетчик количества тепла (тепломер) [1] содержащий тахометрический датчик расхода и измеритель физического параметра среды (температуры) термометр сопротивления. Электрические сигналы с тахометрического датчика и термометра сопротивления подаются на электронный вычислительный блок, который определяет количество тепла, переносимого потоком теплоносителя по трубопроводу.

Недостаток такого счетчика количества тепла состоит в том, что для его функционирования необходим источник электрической энергии, в качестве которого используется электрическая сеть.

За прототип изобретения принят механический водосчетчик [2] который содержит тахометрический датчик расхода, соединенный со счетчиком числа оборотов. Недостаток прототипа состоит в том, что он не может измерять количество тепла, переносимого с потоком вещества по трубопроводу.

Цель изобретения состоит в том, чтобы расширить возможности механического счетчика и обеспечить, в частности, возможность измерения количества тепла, переносимого потоком вещества.

Эта цель достигается тем, что в прототип, содержащий тахометрический датчик расхода и счетчик числа оборотов, согласно изобретению введен измеритель физического параметра среды с механическим выходом и преобразователь вращательного движения в прерывисто- вращательное, содержащий входной и выходной валы, а также элемент управления коэффициентом заполнения, причем входной вал соединен с датчиком расхода, выходной вал со счетчиком числа оборотов, а элемент управления с механическим выходом измерителя физического параметра среды.

Сущность изобретения состоит в том, что вращение от тахометрического датчика расхода к счетчику числа оборотов передается не постоянно, а прерывисто, причем относительная продолжительность времени, в течение которого тахометрический датчик соединен со счетчиком числа оборотов (коэффициент заполнения), пропорциональна температуре потока теплоносителя, определяемой измерителем физического параметра среды.

На чертеже представлена схема механического счетчика расходного параметра потока.

Механический счетчик расходного параметра потока (фиг. 1) содержит тахометрический датчик расхода 1 (турбинный, лопастной, крыльчатый и др.), скорость вращения которого линейно связана с расходом потока. Механический счетчик содержит также преобразователь 2 вращательного движения в прерывисто-вращательное, который, в частности, может быть выполнен на базе управляемого кулачкового, кривошипно-шатунного и др. механизмов. Например, в рассматриваемой конструкции преобразователь 2 состоит из кулачка 3 чашечной формы, приводимого во вращение от входного вала 4 преобразователя 2, соединенного с тахометрическим датчиком расхода 1. По своей конструкции кулачок 3 может быть выполнен плоской, конической, чашечной и др. формы, а также составным, состоящим из нескольких частей, например, двух плоских половинок, поворачивающихся друг относительно друга, а его работая поверхность может быть гладкой, с накаткой, зубчатой, с фрикционным покрытием и т.п. Преобразователь 2 содержит также элемент управления 5, который в фиксированном положении играет роль толкателя и может быть выполнен в виде рычага, упора, колеса, ползуна и другого элемента, ограничивающего ход кулачка 3 вверх под действием пружины 6. При своем вращении кулачок 3 под действием пружины 6 и элемента управления 5 совершает возвратно-поступательное движение вверх-вниз и периодически на некоторое время, зависящее от установки элемента управления 5, входит в зацепление с выходным валом 7 преобразователя 2. С целью обеспечения хорошего зацепления контактирующих поверхностей выходного вала 7 и кулачка 3 эти поверхности могут быть выполнены зубчатыми, с насечкой, с накаткой, с фрикционным покрытием и т.п. Механический счетчик содержит также счетчик числа оборотов 8, соединенный с выходным валом 7. Механический счетчик содержит также измеритель физического параметра среды 9, например, температуры, с механическим выходом 10 в виде штанги, ползуна, кулачка, рычага, упора, вала и др. линейное или угловое перемещение которого связано с температурой потока теплоносителя, при этом механический выход 10 соединен с элементом управления 5. В качестве такого датчика может быть использован манометрический или биметаллический термометр и др. чувствительный элемент которого измеряет температуру потока.

Измеритель физического параметра среды 9 может быть также выполнен в виде дифференциального прибора, измеряющего разность физических параметров (например, температур) потоков втекающего и вытекающего из объекта контроля.

При использовании предлагаемого изобретения в качестве тепло- счетчика в случае необходимости может одновременно регистрироваться не только количество тепла, но также расход теплоносителя (или его количество) и его температура. Для этого механический счетчик снабжается дополнительным счетчиком числа оборотов, соединенным постоянно с тахометрическим датчиком расхода 1, а также указателем температуры, соединенным с механическим выходом 10.

Механический счетчик может также использоваться, например, в качестве счетчика количества вещества с коррекцией по плотности или давлению и др. При этом измеритель физического параметра среды 9 представляет собой плотномер или манометр с механическим выходом, т.е. датчик соответствующего параметра среды, снабженный механическим выходом.

Механический счетчик, используемый в качестве теплосчетчика, работает следующим образом.

При протекании потока теплоносителя тахометрический датчик расхода 1 вращается и приводит во вращательное движение соединенный с ним входной вал 4 преобразователя 2 и кулачок 3, укрепленный на скользящей посадке на входном валу 4. Кулачок 3 поджимается вверх пружиной 6 и своей рабочей поверхностью касается элемента управления 5, положение которого фиксировано выше или ниже в зависимости от температуры теплоносителя. Поэтому при своем вращении кулачок 3 будет совершать также возвратно-поступательное движение вверх-вниз и периодически на некоторое время входить в зацепление с выходным валом 7, который передает вращение на счетчик числа оборотов 8. При этом за один цикл оборота кулачка 3 относительная продолжительность времени сцепления кулачка 3 и выходного вала 7 (коэффициент заполнения), а, следовательно, относительная продолжительность времени вращения счетчика числа оборотов 8 за один цикл зависит только от высоты подъема элемента управления 5, т.е. определяется температурой теплоносителя. При повышении температуры теплоносителя элемент управления 5 поднимается вверх вследствие чего увеличивается коэффициент заполнения цикла вращения выходного вала 7 и счетчика числа оборотов 8. При понижении температуры теплоносителя элемент управления 5 опускается вниз и коэффициент заполнения уменьшается.

Таким образом, показание счетчика числа оборотов 8 пропорционально произведенная числа оборотов кулачка 3 (т.е. тахометрического датчика расхода 1 и, следовательно, расходу теплоносителя) на коэффициент заполнения, определяемый температурой и, следовательно, теплосодержанием теплоносителя, поэтому показания счетчика числа оборотов 8 будут пропорциональны количеству тепла (тепловой энергии), перенесенному теплоносителем через механический счетчик теплоты.

В случае использования механического счетчика в качестве теплосчетчика в закрытых системах теплоснабжения устройство содержит два измерителя температуры с механическими выходами, включенными дифференциально.

Предлагаемый механический счетчик расходного параметра потока, используемый в качестве теплосчетчика, позволяет расширить область применения теплосчетчиков по следующим причинам:
отсутствие источника питания,
низкая стоимость,
простота установки, обслуживания и ремонта.

Указанные преимущества предлагаемого механического счетчика в качестве теплосчетчика позволяют внедрить учет тепла у маломощных потребителей, например, в квартирных системах горячего водоснабжения и отопления, где установка существующих дорогих, сложных в монтаже и эксплуатации теплосчетчиков в настоящее время пока экономически нецелесообразна и технически трудно реализуема.

Использование: в качестве теплосчетчика для маломощных потребителей горячей воды. Сущность изобретения: теплосчетчик состоит их тахометрического датчика расхода, счетчика числа оборотов, измерителя температуры с механическим выходом и преобразователя вращательного движения в прерывистовращательное движение, содержащего входной и выходной валы, а также элемент управления коэффициентом заполнения. Входной вал преобразователя соединен с датчиком расхода, выходной вал - со счетчиком числа оборотов, а элемент управления - с механическим выходом измерителя температуры. Теплосчетчик работает без источника электрической энергии. 1. ил.

Механический счетчик расходных параметров потока, содержащий тахометрический датчик расхода и счетчик числа оборотов, отличающийся тем, что в него введен измеритель физического параметра среды с механическим выходом и преобразователь вращательного движения в прерывисто-вращательное, содержащий входной и выходной валы, а также элемент управления коэффициентом заполнения, причем входной вал соединен с датчиком расхода, выходной вал со счетчиком числа оборотов, а элемент управления с механическим выходом измерителя физического параметра среды.