РАСХОДОМЕР ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК G01F3/20 G01F3/14 

Изобретение относится к первичным преобразователям систем измерения расхода и количества жидкостей. По определению П.П. Кремлевского. Расходомеры и счетчики количества. Л. : Машиностроение. 1989, стр. 4, прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером (например, сопло, напорная трубка, турбинка), а масса или объем вещества - счетчиком количества или просто счетчиком. На практике часто не делают различия между счетчиками и расходомерами и все приборы для оценки расхода жидкости или газа называют расходомерами независимо от принципа действия первичного преобразователя. В соответствии с определением предлагаемое изобретение относится к счетчикам количества жидкости, однако по аналогии с другими устройствами в практическом смысле названо расходомером. Предлагаемый расходомер может быть использован как счетчик расхода топлива двигателей автомобилей, катеров, тракторов и т. п., а также для измерения расхода воды и химически активных жидкостей в силу того, что все его детали могут быть выполнены из химически стойких пластмасс.

Непосредственно изобретение относится к объемным (камерным) расходомерам, состоящим из измерительной камеры, разделенной подвижным элементом на две полости, штуцеров для входа и выхода измеряемого потока, распределителя измеряемого потока от штуцеров к полостям измерительной камеры, счетчика ходов подвижного элемента и привода распределителя от подвижного элемента с накоплением энергии пружинным механизмом с последующей отдачей этой энергии в работу по перемещению распределителя измеряемого потока к полостям измерительной камеры.

Известен расходомер по заявке ФРГ 1473053. Недостатками расходомера по заявке ФРГ являются, во-первых, использование в качестве подвижного элемента поршня, что приводит к утечкам через зазор поршень - цилиндр и трению между поршнем и цилиндром, во-вторых, использование в пружинном механизме одной пружины, которая при этом установлена так, что при ее закручивании возникают силы трения пружины об упор на поршне. Это приводит к тому, что при небольшом ходе поршня требуется значительное усилие со стороны поршня для создания требуемого для перемещения распределителя запаса потенциальной энергии. В-третьих, распределитель потока выполнен в виде клапанов, вследствие чего для перемещения распределителя требуется дополнительно преодолеть усилие, возникающее из-за разности давления жидкости над и под клапаном.

Указанные недостатки устранены в устройстве по патенту США 4067239 (прототип), в котором в качестве подвижного элемента использована диафрагма, в качестве распределителя - золотник, а пружинный механизм состоит из двух пружин, расположенных над и под диафрагмой и взаимодействующих с диафрагмой и со штоком, соединенным с золотником, при этом накопление потенциальной энергии в пружинном механизме происходит за счет наличия постоянного магнита. До определенного момента магнит препятствует переключению золотника. Недостатками устройства по патенту США являются, во-первых, зависимость момента переключения золотника не строго от положения диафрагмы, а от усилия притяжения магнита. Это приводит к тому, что каждый экземпляр устройства, выполненного по патенту США, необходимо тарировать и повторять тарировку со временем. Это не приемлемо для серийного производства. Во-вторых, недостатком устройства по патенту США является подвижное соединение штока с диафрагмой, что неизбежно приведет к перетечкам жидкости между полостями измерительной камеры и к снижению точности, особенно при малых расходах.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что в расходомере жидкости, состоящем из измерительной камеры с корпусом, разделенной диафрагмой на две полости, штуцеров для входа и выхода измеряемого потока, выполненного в виде золотника распределителя потока между полостями измерительной камеры и штуцерами, механизма привода распределителя от диафрагмы, содержащего две пружины, одна из которых взаимодействует со штоком, и счетчика ходов диафрагмы, механизм привода содержит установленное на корпусе коромысло, жестко соединенное с рычагом, который через толкатель и пластину связан с диафрагмой, жестко соединенной со штоком, при этом пружины расположены с двух сторон коромысла, а вторая из них взаимодействует с диафрагмой.

На чертеже показана конструктивная схема расходомера.

Измерительная камера 1 с корпусом 2 разделена на две полости диафрагмой 3, выполненной в виде эластичной шайбы, зажатой между двумя твердыми шайбами. С диафрагмой жестко связан шток 4. На корпусе 2 установлено коромысло 5, с двух сторон которого распложены пружины 6, 7. Пружина 6 взаимодействует со штоком 4, а пружина 7 - с диафрагмой 3. С коромыслом 5 жестко связан рычаг 8, на котором закреплен толкатель 9 кулачкового механизма, кулачок 10 которого закреплен на диафрагме. Толкатель 9 цилиндрический, с диаметром d. Кулачок 10 выполнен в виде пластины длиной h, которая в сумме с диаметром d определяет ход диафрагмы. Коромысло через рычаг 11 воздействует на золотник 12, распределяющий поток от входного штуцера 13 к полостям камеры 1 и от полостей камеры 1 к выходному штуцеру 14. Нижняя полость камеры 1 соединена с золотником 12 трубкой 15. На коромысле 5 установлен постоянный магнит 16, который при перемещении обеспечивает срабатывание геркона 17, подключенного к электронному счетчику 18 ходов диафрагмы.

Принцип действия.

В начале работы входной штуцер 13 соединен с одной из полостей камеры 1, например с нижней. Под действием потока жидкости диафрагма 3 перемещается вверх и сжимает пружину 7, при этом коромысло 5 не перемещается, поскольку толкатель 9 упирается в кулачок 10, препятствуя этому перемещению до тех пор, пока диафрагма не пройдет путь h+d. После того как это произойдет, пружина 7 переместит коромысло 5 в верхнее положение, а через коромысло и рычаг 11 переместит плунжер золотника 12, обеспечив тем самым соединение входного штуцера 13 с верхней полостью камеры 1, а выходного штуцера 14 с нижней полостью. Диафрагма начнет движение вниз, сжимая пружину 6, при этом коромысло 5 будет оставаться в верхнем положении, пока диафрагма опять не пройдет путь h+d, после чего цикл повторяется. Вместе с коромыслом перемещается постоянный магнит 16, что обеспечивает замыкание-размыкание геркона 17 и срабатывание счетчика 18.

Предлагаемый расходомер был изготовлен и испытан, о чем имеются необходимые доказательные материалы (фотографии и видеозапись). Испытания показали высокую точность и надежность прибора.

Изобретение относится к камерным счетчикам количества и может быть использовано для измерения расхода топлива двигателей автомобилей, тракторов, а также воды и химически активных жидкостей. Расходомер состоит из штуцеров для входа и выхода измеряемого потока, измерительной камеры, разделенной диафрагмой на две полости, распределителя потока в виде золотника, механизма привода распределителя от диафрагмы и счетчика ее ходов. Механизм привода содержит установленное на корпусе измерительной камеры коромысло, жестко соединенное с рычагом, который через толкатель и пластину связан с диафрагмой, жестко соединенной со штоком. С двух сторон коромысла расположены пружины, одна из которых взаимодействует со штоком, а вторая - с диафрагмой. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения, в особенности при малых расходах, и не требует тарировки. 1 ил.

Расходомер жидкости, состоящий из измерительной камеры с корпусом, разделенной диафрагмой на две полости, штуцеров для входа и выхода измеряемого потока, выполненного в виде золотника-распределителя потока между полостями измерительной камеры и штуцерами, механизма привода распределителя от диафрагмы, содержащего две пружины, одна из которых взаимодействует со штоком, и счетчика ходов диафрагмы, отличающийся тем, что механизм привода содержит установленное на корпусе коромысло, жестко соединенное с рычагом, который через толкатель и пластину связан с диафрагмой, жестко соединенной со штоком, при этом пружины расположены с двух сторон коромысла, а вторая из них взаимодействует с диафрагмой.