ДВУХСТРУЙНЫЙ СЧЁТЧИК ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к приборостроению, касается скоростных крыльчатых счетчиков воды и может быть использовано для измерения расхода и объема воды в промышленных и гражданских системах водоснабжения, а также и других жидкостей.

Известен счетчик жидкости, содержащий регистратор и корпус с входным и выходным патрубками, в котором перпендикулярно продольной оси установлен стакан с крыльчаткой, разделяющий внутреннее пространство корпуса на входную и выходную полости, и имеются три перегородки, одна из которых отделяет в выходной полости корпуса первую полость, другая отделяет во входной полости вторую полость, а третья перегородка расположена между дном корпуса и дном стакана и образует каналы, соединяющие входную полость с первой полостью, а вторую полость - с выходной полостью, стакан имеет два диаметрально расположенных входных отверстия, соединяющих полость стакана соответственно с входной и первой полостями корпуса, и два диаметрально расположенных выходных отверстия, соединяющих полость стакана соответственно со второй и выходной полостями корпуса, третья перегородка выполнена в виде шайбы, имеющей на примыкающем к стакану торце две канавки по обе стороны канала, соединяющего выходную полость со второй полостью, на противоположном торце - две канавки, а на боковой поверхности - четыре канавки, все канавки шайбы последовательно соединены и в них уложено уплотнительное кольцо, стакан имеет над входными и выходными отверстиями круговую канавку, к которой примыкают четыре продольные канавки, расположенные на боковой поверхности стакана по одной канавке между каждыми двумя смежными отверстиями, на торце стакана имеются две канавки, расположенные над канавками шайбы и попарно соединяющие продольные канавки стакана, в канавки стакана уложен уплотнитель, выполненный в виде кольца, уложенного в круговую канавку, и двух примыкающих к нему диаметрально расположенных частей, уложенных в продольные канавки и попарно соединяющие их канавки на торце стакана (1).

Наиболее близким по технической сущности является счетчик жидкости, содержащий регистратор и корпус с входным и выходным патрубками, в котором имеется перегородка, и перпендикулярно продольной оси в его горловине установлен стакан с крыльчаткой, разделяющий вместе с перегородкой внутреннее пространство корпуса на входную и выходную полости и имеющий два диаметрально расположенных входных отверстия и два диаметрально расположенных выходных отверстия, перегородка состоит из трех частей, одна из которых расположена по одну сторону продольной оси корпуса, другая часть - по другую, а третья часть - между выходным патрубком и стаканом, который вместе с перегородкой и стенками корпуса образует две боковые полости, соединяющиеся с выходной полостью, и центральную полость, соединяющуюся с входной полостью и имеющую два кармана, расположенных по обе стороны стакана, каждое входное отверстие которого соединяет его полость с соответствующим карманом, а каждое выходное отверстие - с соответствующей боковой полостью корпуса, стакан имеет над входными и выходными отверстиями круговую канавку, к которой примыкают четыре продольные канавки, расположенные на боковой поверхности стакана по одной канавке между каждыми двумя смежными отверстиями, а на торце стакана имеется две канавки, попарно соединяющие продольные канавки, при этом боковая поверхность и продольные канавки стакана плавно сопрягаются соответственно с торцом и расположенными на нем канавками, которые совместно с продольными канавками закрыты поверхностями горловины корпуса, а в канавки стакана уложен уплотнитель для герметичного разобщения центральной полости с боковыми полостями, уплотнитель выполнен в виде кольца, уложенного в круговую канавку стакана, и двух примыкающих к кольцу и замыкающихся на него диаметрально расположенных ответвлений, уложенных в продольные канавки и попарно соединяющие их канавки на торце стакана (2).

Недостатками известного счетчика жидкости (2) являются:
- необходимость изготовления пластмассовой детали - направляющей крыльчатого преобразователя;
- необходимость удовлетворения повышенных технологических требований к изготовлению направляющей крыльчатого преобразователя и корпуса для предотвращения перетечек между полостями;
- необходимость изготовления уплотнителя сложной пространственной конфигурации.

Это усложняет производство и приводит к завышению себестоимости счетчиков жидкости (2).

Задачей, на которое направлено данное изобретение, является создание простого по конструкции, дешевого, долговечного, чувствительного и стабильного счетчика воды с наименьшей возможной погрешностью.

Для этого в двухструйном скоростном крыльчатом счетчике воды, содержащем регистратор и корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, разделяющей внутреннее пространство корпуса на входную и выходную полости, примыкающие к входному и выходному патрубкам соответственно, состоящей из трех частей, первая расположена по одну сторону продольной оси корпуса, вторая - по другую, а третья - между входным и выходным патрубками, и образующей со стенками корпуса два боковых канала выходной полости и входную полость с двумя карманами, один из которых расположен со стороны входного патрубка, а другой - со стороны выходного патрубка, в корпусе между входным патрубком и третьей частью перегородки имеется кольцевая перегородка с глухим дном, опирающаяся на первую и вторую части перегородки, глухое дно расположено над дном корпуса и является одновременно потолком входной полости, снаружи, на поверхности корпуса, имеется обработанная плоскость, на которую выходят пять горловин, первая горловина принадлежит полости, образованной кольцевой перегородкой и ее глухим дном, вторая горловина принадлежит одному карману входной полости, расположенному между входным патрубком и кольцевой перегородкой, третья горловина принадлежит другому карману входной полости, расположенному между кольцевой перегородкой и третьей частью перегородки, четвертая горловина принадлежит одному боковому каналу выходной полости, пятая горловина принадлежит другому боковому каналу выходной полости, в стенках кольцевой перегородки имеется четыре эксцентричных, попарно параллельных и осесимметричных паза, один паз соединяет полость, образованную кольцевой перегородкой, с одним карманом входной полости, другой осесимметричный ему паз соединяет полость, образованную кольцевой перегородкой, с другим карманом входной полости, третий и четвертый пазы соединяет полость, образованную кольцевой перегородкой, с третьим и четвертым боковыми каналами соответственно, на обработанной плоскости корпуса между горловинами, между горловинами и наружным контуром, а также между горловинами и отверстиями для крепежа и фиксации имеется канавка, в которую уложен уплотнитель, выполненный, например, из резины, горловины корпуса, пазы кольцевой перегородки и канавки с уплотнителем герметично закрыты плитой, установленной таким образом, чтобы ось кольцевой перегородки и ось центрального отверстия плиты совпадали, в полости, образованной кольцевой перегородкой и ее глухим дном, центральным отверстием плиты и закрывающей его крышкой, размещена способная вращаться крыльчатка.

Предложенное изобретение устраняет недостатки известного счетчика (2). Оно позволяет при сохранении долговечности и износоустойчивости упростить конструкцию, исключить пластмассовую направляющую и резиновый уплотнитель сложной пространственной формы, повысить чувствительность за счет увеличения диаметра крыльчатки в пределах стандартизированных габаритных размеров счетчика, снять повышенные технологические требования к изготовлению, снизить себестоимость и в результате повысить рентабельность их производства и эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого счетчика;
на фиг.2 представлен вид по А-А со снятой плитой;
на фиг.3 представлено сечение Б-Б;
на фиг.4 представлено поперечное сечение В-В заявляемого счетчика.

Счетчик согласно изобретению состоит из корпуса 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Во входном патрубке 2 установлена защитная сетка 4. В корпусе 1 имеется перегородка, состоящая из трех частей. Первая часть 5 перегородки расположена по одну сторону продольной оси корпуса 1, вторая 6 часть перегородки расположена по другую сторону, а третья 7 часть перегородки, смыкаясь с первой 5 и второй 6 частями, расположена между входным 2 и выходным 3 патрубками. Между первой 5, второй 6 и третьей 7 частями перегородки расположена входная полость 8, примыкающая к входному патрубку 2. Между третьей 7 частью перегородки и выходным патрубком 3 расположена выходная полость 9, примыкающая к выходному патрубку 3. В состав выходной полости 9 входят два боковых канала 10 и 11. В корпусе 1 имеется перпендикулярная продольной оси кольцевая перегородка 12 с глухим дном 13, которым они опираются на первую 5 и вторую 6 части перегородки. Отдельные части кольцевой перегородки 12 могут контактировать со стенками корпуса 1 или заменять их. Входная полость 8 имеет два кармана 14 и 15. На корпусе 1 перпендикулярно кольцевой перегородке 12 имеется обработанная плоскость 16, на которую выходят пять горловин. Первая 17 горловина принадлежит полости 22 кольцевой перегородки 12 и ее глухого дна 13. Вторая 18 горловина принадлежит карману 14 входной полости 8. Четвертая 20 горловина принадлежит боковому каналу 10 выходной полости 9. Пятая 21 горловина принадлежит боковому каналу 11 выходной полости 9. В стенках кольцевой перегородки 12 имеется четыре эксцентричных, попарно параллельных и осесимметричных паза. Один 23 паз соединяет полость 22 кольцевой перегородки 12 с карманом 14 входной полости 8. Другой 24 паз соединяет полость 22 кольцевой перегородки 12 с карманом 15 входной полости 8. Третий 25 и четвертый 26 соединяют полость 22 кольцевой перегородки 12 с боковыми каналами 10 и 11 соответственно. На обработанной плоскости 16 корпуса 1 между горловинами 17, 18, 19, 20 и 21, между этими горловинами и наружным контуром обработанной плоскости 16, а также между этими же горловинами и отверстиями 27 и 28 для крепежа и фиксации имеется канавка 29, в которую уложен уплотнитель 30, выполненный, например, из резины. Горловины 18, 19, 20 и 21, пазы 23, 24, 25 и 26 кольцевой перегородки 12 и канавки 29 с уплотнителем 30 герметично закрыты плитой 31, установленной таким образом, чтобы ось кольцевой перегородки 12 и ось центрального отверстия плиты 31 совпадали. В полости, образованной кольцевой перегородкой 12 и ее глухим дном 13, центральным отверстием плиты 31 и закрывающей его крышкой 32, размещена способная вращаться крыльчатка 33. Крышка 32 уплотнена резиновым кольцом 34, а на ней остановлен регистратор 35. Крышка 32 и регистратор 35 закреплены на плите 31 фланцем 36.

Счетчик воды работает следующим образом. Вода через входной патрубок 2 корпуса 1 и защитную сетку 4 втекает во входную полость 8 и, разделясь на две примерно равные части, поступает в ее карманы 14 и 15. Из этих карманов вода через пазы 23 и 24 кольцевой перегородки 12 двумя осесимметричными струями с примерно равными скоростями втекает в полость 22 кольцевой перегородки 12, в которой имеется способная вращаться крыльчатка 33. Струя, втекающая через паз 23, встречается с лопастями крыльчатки 33, вращает ее против часовой стрелки и вытекает из полости 22 кольцевой перегородки 12 через паз 26 в боковой канал 11 и далее через выходную полость 9 и выходной патрубок 3 в трубопровод. Другая струя, втекающая через паз 24, встречается с лопастями крыльчатки 33, вращает ее против часовой стрелки и вытекает из полости 22 кольцевой перегородки 12 через паз 25 в боковой канал 10 и далее через выходную полость 9 и выходной патрубок 3 в трубопровод. Вращение крыльчатки 33 при помощи магнитной муфты передается на регистратор 35 для произведения отсчета объема воды, прошедшей через счетчик. Герметичное разобщение каналов, по которым движутся обе струи, достигается с помощью уплотнителя 30, выполненного в виде уложенного в канавку 29 резинового шнура, предотвращающего перетекание воды из одного канала в другой. Наличие горловин 18, 19, 20 и 21 обеспечивает возможность механического выполнения пазов 23, 24, 25 и 26 с требуемой точностью.

При взаимодействии потока воды с твердой стенкой возникают гидродинамические силы. В крыльчатых счетчиках воды критичными являются силы, возникающие на крыльчатке. Они нагружают опоры крыльчатки (втулки и подпятники подшипников осей и оси) и приводят их к быстрому износу, ограничивая ресурс работы, сокращая межповерочный интервал и, в результате, вызывая дополнительные расходы при эксплуатации.

Для обеспечения высокой износоустойчивости, повышения ресурса работы и увеличения межповерочного интербала в счетчике воды согласно изобретению применена описанная выше двухструйная конструкция с разделением общего расхода измеряемой воды на два независимых расхода, геометрически осесимметричных в пределах их взаимодействия с крыльчаткой. Для полной разгрузки опорных деталей крыльчатки необходимо, чтобы оба расхода были равны друг другу. Уравнивание разделенных расходов может быть достигнуто выбором таких площадей поперечного сечения боковых каналов 10 и 11, которые бы компенсировали разницу их длин и форм, что конструктивно достижимо. Для этого первая 5 и вторая 6 части перегородки выполнены изогнутыми. Поскольку обе струи осесимметричны, то и силы также осесимметричны. А из этого следует, что и радиальные составляющие этих сил также осесимметричны, равны по величине, но направлены в разные стороны. Поэтому опорные детали крыльчатки практически разгружены от радиальных сил. Обе струи действуют в одной плоскости, и осевая сила на крыльчатке отсутствует. Поэтому опорные детали крыльчатки согласно изобретению практически полностью разгружены и в процессе работы счетчика изнашиваются незначительно. Следовательно, межповерочный интервал обусловлен только физическим сроком службы конструкционных пластмасс, который не менее 10-12 лет. Практическим следствием этого, наряду с повышением рентабельности производства, является увеличение ресурса работы и межповерочного интервала не менее чем в два раза и соответствующее сокращение стоимости эксплуатации.

Источники информации
1. Патент РФ 2123667 "Счетчик жидкости". 6 G 01 F 1/06.

2. Патент РФ 2125241 "Счетчик жидкости". 6 G 01 F 1/06.

Счетчик содержит регистратор и корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, разделяющей внутреннее пространство корпуса на входную и выходную полости. На обработанную плоскость корпуса выходят герметично закрытые плитой четыре горловины и полость, образованная кольцевой перегородкой корпуса с глухим дном, в которой размещена крыльчатка. В кольцевой перегородке имеются две пары взаимно параллельных и осесимметричных пазов, а между кольцевой перегородкой и стенками корпуса выполнена система каналов, обеспечивающих разделение расхода измеряемой воды на две равные части, подвод к пазам кольцевой перегородки и отвод от них разделенных расходов, и последующее их слияние. Изобретение имеет простую конструкцию и обеспечивает метрологическую стабильность в течение увеличенного межповерочного интервала. 4 ил.

Двухструйный крыльчатый счетчик воды, содержащий регистратор и корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, разделяющей внутреннее пространство корпуса на входную и выходную полости, соответственно примыкающие к входному и выходному патрубкам, состоящей из трех частей, первая из которых расположена по одну сторону продольной оси корпуса, вторая - по другую, и образующей со стенками корпуса два боковых канала выходной полости и входную полость с двумя карманами, один из которых расположен со стороны входного патрубка, а другой - со стороны выходного патрубка, и крыльчатку, размещенную в корпусе, имеющем обработанную плоскость, на которую выходит первая горловина, при этом на указанной плоскости имеется канавка, в которую уложен уплотнитель из резины, отличающийся тем, что в корпусе между входным патрубком и третьей частью перегородки имеется кольцевая перегородка с глухим дном, расположенным над дном корпуса, образующая полость, которой принадлежит первая горловина, на обработанную плоскость дополнительно к первой выходят четыре горловины, при этом вторая горловина принадлежит одному карману входной полости, расположенному между входным патрубком и кольцевой перегородкой, третья горловина принадлежит другому карману входной полости, расположенному между кольцевой перегородкой и третьей частью перегородки, четвертая и пятая горловины принадлежат соответствующим боковым каналам выходной полости, в стенках кольцевой перегородки имеется четыре попарно параллельных паза, один из которых соединяет полость, образованную кольцевой перегородкой, с одним карманом входной полости, другой паз, симметричный упомянутому, соединяет полость, образованную кольцевой перегородкой, с другим карманом входной полости, третий и четвертый - с боковыми каналами выходной полости, соответственно, канавка на обработанной плоскости корпуса выполнена между самими горловинами, а также между горловинами и наружным контуром обработанной плоскости, горловины корпуса и канавка с уплотнителем герметично закрыты плитой, установленной таким образом, чтобы ось кольцевой перегородки и ось центрального отверстия плиты совпадали, а крыльчатка размещена в полости, образованной кольцевой перегородкой, ее глухим дном и крышкой, закрывающей центральное отверстие плиты.