ОДНОСТРУЙНЫЙ СЧЕТЧИК ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к скоростным крыльчатым одноструйным счетчикам воды, и может быть использовано для измерения объема воды, протекающей в трубопроводе.

Известен датчик расхода жидкости, содержащий корпус с полостью, в которой установлена способная вращаться крыльчатка, корпус с противоположных сторон имеет расположенные на одной оси входной и выходной патрубки, полость входного патрубка соединена с полостью корпуса входным отверстием, расположенным тангенциально к оси вращения крыльчатки и под углом к оси патрубков, а полость корпуса соединена с полостью выходного патрубка выходным отверстием, расположенным тангенциально в ту же сторону, что и входное отверстие, и под углом к оси патрубков, отверстия и ось патрубков лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки [1].

Наиболее близким по технической сущности является скоростной крыльчатый одноструйный счетчик воды, содержащий регистратор и корпус с полостью, в которой расположена способная вращаться крыльчатка, полость герметично закрыта крышкой, корпус с противоположных сторон имеет входной и выходной патрубки, расположенные на одной оси, проходящей через ось вращения крыльчатки, полость входного патрубка соединена с полостью корпуса входным круглым отверстием, расположенным эксцентрично к оси вращения крыльчатки и под углом к оси патрубков, а полость корпуса соединена с полостью выходного патрубка выходным круглым отверстием, расположенным эксцентрично в ту же сторону, что и входное отверстие, и под углом к оси патрубков, отверстия и ось патрубков лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки [2].

Недостатком известного счетчика воды [2] является низкая чувствительность, соответствующая метрологическим классам "B" и "A" согласно [3], которым предусмотрены также и метрологические классы "C" и "D", нормирующие минимальные расходы измерения в 2 и 2,7 раза меньше по сравнению с классом "В" и в 4 и 5,35 раза меньше по сравнению с классом "A". Низкая чувствительность обусловлена смещением линии тока измеряемой жидкости в сторону оси вращения крыльчатки при работе счетчика на малых расходах. Из-за этого вращающий крыльчатку момент силы, производимой измеряемой водой, снижается дополнительно за счет уменьшения радиуса, на котором эта сила действует на крыльчатку.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение чувствительности одноструйных крыльчатых счетчиков воды.

Для этого одноструйный счетчик воды, содержащий регистратор и корпус, имеющий с противоположных сторон входной и выходной патрубки, расположенные на оси, проходящей через ось вращения крыльчатки, размещенной в герметично закрытой крышкой полости корпуса, соединенной с патрубками входным и выходным каналами, части которых, примыкающие к полости, расположены эксцентрично оси вращения крыльчатки, указанные части каналов совпадают по направлению, направлены параллельно оси патрубков, имеют в направлении, параллельном оси крыльчатки, вытянутую форму поперечного сечения и остальными частями входного и выходного каналов плавно сопряжены соответственно с входным и выходным патрубками.

Предложенное изобретение устраняет отмеченный недостаток известного счетчика воды [2] и позволяет создать счетчик воды с высокой чувствительностью за счет неизменности линий тока воды через полость корпуса на всех значениям расхода, увеличения диаметра крыльчатки за счет использования регламентированного [3] поперечного габаритного размера счетчика, рационализации формы поперечного сечения входного и выходного отверстий и снижения потерь энергии.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где
на фиг. 1 представлен продольный разрез заявляемого счетчика;
на фиг. 2 представлено сечение по А-А заявляемого счетчика;
на фиг. 3 представлено сечение по Б-Б заявляемого счетчика;
на фиг. 4 представлено сечение по В-В заявляемого счетчика;
на фиг. 5 представлены горизонтальное сечение по оси патрубков известного счетчика воды [2] и схема течения воды на больших и малых расходах;
на фиг. 6 представлено горизонтальное сечение по оси патрубков счетчика воды согласно изобретению и схема течения воды на всех расходах.

Счетчик воды состоит из регистратора 1, корпуса 2 с полостью 3, внутри которой расположена крыльчатка 4, полость 3 герметично закрыта крышкой 5, герметичность полости 3 обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом 6, корпус с противоположных сторон имеет входной 7 и выходной 8 патрубки, расположенные на одной оси, проходящей через ось вращения крыльчатки 4, входной патрубок 7 входным каналом 9 и выходной патрубок 8 выходным каналом 10 соединены с полостью 3 корпуса 2, части 11 и 12 входного и выходного каналов 9 и 10 соответственно, примыкающие к полости 3 корпуса 2, совпадают по направлению, расположены эксцентрично оси вращения крыльчатки 4, направлены параллельно оси патрубков 7 и 8, имеют вытянутую в направлении, параллельном оси вращения крыльчатки, форму поперечного сечения, а остальными частями входного 9 и выходного 10 каналов плавно сопряжены с входным 7 и выходным 8 патрубками соответственно.

Крышка 7 с уплотнительным кольцом 6 прижата к корпусу 2 гайкой 13, а регистратор 1 зафиксирован на крышке 5 прижимом 14 и закрыт откидной крышкой 15. Во входном штуцере 7 установлена защитная сетка 16.

Счетчик воды работает следующим образом.

Вода через защитную сетку 16 и входной канал 9, 11 втекает в полость 3 корпуса 2 и через выходной канал 12, 10 вытекает в трубопровод. При этом, встречая на своем пути лопасти крыльчатки 4, вода вращает ее. Вращение крыльчатки 4 при помощи магнитной связи передается через герметичную крышку 5 на регистратор 1. Каждому обороту крыльчатки 4 соответствует определенный объем воды. Поэтому на табло регистратора 1 непрерывно суммируется и представляется суммарный объем воды, прошедшей через счетчик.

Повышение чувствительности счетчика воды согласно изобретению достигается за счет:
- предельно возможного увеличения диаметра крыльчатки 4;
- вытянутой в направлении, параллельном оси вращения крыльчатки 4, формы поперечного сечения частей 11 и 12 входного 9 и выходного 10 каналов;
- совпадения по направлению частей 11 и 12 входного 9 и выходного 10 каналов, расположения их направления эксцентрично оси вращения крыльчатки 4 и примерно параллельно оси патрубков 7 и 8;
- плавного сопряжения частей 11 и 12 входного 9 и выходного 10 каналов с входным 7 и выходным 8 патрубками соответственно.

Используя выражение (1.178) [4] уравнение равновесия крыльчатки в момент ее трогания имеет вид
q² _трог • R = Const
где q_трог - расход трогания крыльчатки;
R - радиус действия на крыльчатку силы ее взаимодействия с водой.

Из этого выражения следует, что, чем больше R, тем ниже расход q_трог, при котором крыльчатка начинает вращение. Увеличение R согласно изобретению достигается увеличением диаметра крыльчатки, увеличением эксцентриситета примыкающих к полости корпуса частей входного и выходного каналов и расположением их направления примерно параллельно оси патрубков, а также вытянутой в направлении, параллельном оси вращения крыльчатки, формой поперечного сечения этих же частей указанных каналов.

Совпадение по направлению примыкающих к полости корпуса частей входного и выходного каналов обеспечивает постоянство R во всем диапазоне измеряемых расходов. На фиг. 5 условно показаны траектории m1 и m2 движения жидкости на больших расходах и n1 и n2 движения жидкости на очень малых расходах, что показывает снижение R при уменьшении расхода и соответственно снижение чувствительности или повышение расхода трогания крыльчатки известного счетчика воды. На фиг. 6 условно показаны траектории K1 и K2 движения жидкости во всем диапазоне расходов, которые остаются неизменными, не вызывая снижения R и, следовательно, чувствительности на малых расходах в счетчике согласно изобретению.

Плавное сопряжение примыкающих к полости корпуса частей входного и выходного каналов с входным и выходным патрубками снижает потери энергии в этих каналах. За счет этого может быть увеличена скорость воды. В результате этого увеличивается чувствительность счетчика.

Предлагаемая согласно изобретению конструкция одноструйного счетчика воды позволит, оставаясь в пределах допустимых по [3] размеров, максимально увеличить диаметр крыльчатки, стабилизировать течение воды через полость счетчика на всех расходах и рационализировать геометрию проточной части и благодаря этому создать счетчик воды с чувствительностью, превышающей норму метрологического класса "D" [3].

Источники информации
1. П.В. Лобачев, Ф.А. Шевелев "Измерение расхода жидкостей и газов в системах водоснабжения и канализации" - Москва, Стройиздат, 1985, стр. 12, рис. 2.3.

2. Заявка PCT /WO96/ 19714 A1, G 01 F 1/06, 1996 г. (прототип).

3. Международный стандарт ИСО 4064-1, второе издание, 1993-05-15. "Измерение расхода воды в закрытых каналах. Счетчики холодной питьевой воды". Часть 1.

4. Т. М. Башта, С.С. Руднев и др. "Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы", изд. "Машиностроение", Москва, 1970 г., стр. 169... 171.

Изобретение относится к скоростным крыльчатым водосчетчикам с вертикальной крыльчаткой. Полость корпуса, в которой размещена крыльчатка, входным и выходным каналами соединена с соответствующими патрубками корпуса. Патрубки расположены на оси, проходящей через ось вращения крыльчатки. Части каналов, примыкающие к полости, расположены эксцентрично оси вращения крыльчатки, совпадают по направлению и имеют форму поперечного сечения, вытянутую в направлении, параллельном оси крыльчатки. Изобретение обеспечивает достижение чувствительности, превышающей норму метрологического класса "D" скоростных водомеров. 6 ил.

Одноструйный счетчик воды, содержащий регистратор и корпус, имеющий с противоположных сторон входной и выходной патрубки, расположенные на оси, проходящей через ось вращения крыльчатки, размещенной в герметично закрытой крышкой полости корпуса, соединенной с патрубками входным и выходным каналами, части которых, примыкающие к полости, расположены эксцентрично оси вращения крыльчатки, отличающийся тем, что указанные части каналов совпадают по направлению, направлены параллельно оси патрубков, имеют в направлении, параллельном оси крыльчатки, вытянутую форму поперечного сечения и остальными частями входного и выходного каналов плавно сопряжены соответственно с входным и выходным патрубками.