ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ СЧЁТЧИК ЖИДКОСТИ Российский патент 2018 года по МПК G01F3/28 

Изобретение относится области измерительной техники и может быть использовано в химической, нефтедобывающей и других отраслях промышленности для измерения количества жидкости, транспортируемой по трубопроводам.

Известен гравитационный счетчик жидкости, содержащий расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, разделяющей конструктивно одинаковые ковши лотка, и своими сливными стенками в каждом, а также ограничители поворота лотка, размещенные параллельно над его поворотной осью по разные стороны от нее, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над поворотной осью лотка (П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Ленинград: Машиностроение, 1975).

Этот известный гравитационный счетчик жидкости позволяет снизить погрешность измерения расхода жидкости за счет выполнения каждого ковша с сечением в виде равнобедренной трапеции таким образом, что центр тяжести массы жидкости в ковше перемещается по биссектрисе угла при вершине равнобедренного треугольника и величина опрокидывающего момента Мо зависит только от веса жидкости и не зависит от ее плотности.

Недостатки этого известного гравиметрического счетчика жидкости тем не менее заключаются в большой погрешности измерений, а также их ненадежности, характеризующейся невоспроизводимостью результатов этих измерений, так как:

- в процессе заполнения ковшей потоком жидкости большая часть ее разбрызгивается из-за прямого столкновения скоростного потока жидкости с их днищами и уходит за пределы ковшей, оказываясь неучтенной, что, в свою очередь, также ведет к неравномерному заполнению ковшей и неравномерному по времени их опрокидыванию;

- разбрызгивание жидкости также тем выше, чем меньше скорость поворота ковшей и их возврата в исходное наливное положение.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гравиметрический счетчик жидкости, содержащий расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, отделяющей друг от друга его конструктивно одинаковые ковши, каждый со своими сообщающимися между собой двумя камерами, формирующими своим весом при заполнении опрокидывающей момент ковша: наливной камеры в виде равнобедренной трапеции в сечении со своей переливной стенкой и размещенной за ней сливной камеры со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой, а также ограничители поворота лотка, размещенные по разные стороны от поворотной оси лотка, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над его поворотной осью (Авторское свидетельство №1174755, приор. 29.07.83. опубл. 23.08.85, бюл. №31).

Этот наиболее близкий к предлагаемому изобретению гравиметрический счетчик жидкости позволяет повысить точность измерений за счет ускорения поворота лотка, обеспечиваемого размещением сливной камеры каждого ковша отдельно за переливной стенкой его наливной камеры, т.к. вес жидкости в сливной камере и удаление ее центра тяжести от поворотной оси лотка вызывает возрастание момента опрокидывания ковша.

Недостатками этого наиболее близкого к изобретению гравитационного счетчика, тем не менее, также являются большая погрешность измерений и их ненадежность, характеризующаяся невоспроизводимостью их результатов из-за разбрызгивания заливаемой жидкости за пределы каждого ковша, обусловленного прямым ударом скоростного потока из воронки в днище ковша при его заполнении, а также невозможностью достижения каждым ковшом повышенной скорости его поворота, обусловленной отсутствием в ковше конструктивных элементов, увеличивающих его момент опрокидывания, а также размещением сливной камеры на близком расстоянии от поворотной оси лотка, приводящим к сливу жидкости из воронки мимо ковшей без ее учета счетчиком.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении погрешности измерений и повышении их надежности, характеризующейся воспроизводимостью результатов измерений, за счет обеспечения счетчиком учета всей заливаемой в него жидкости без разбрызгивания и залива мимо ковшей, достигаемого использованием в ковшах счетчика перегородок, плавно преломляющих и тормозящих поток жидкости в нем, а также формирующих в них накопительные зоны, участвующие совместно с его сливной камерой в создании поворотного момента каждого ковша.

Указанный технический результат достигается тем, что гравиметрический счетчик жидкости, содержащий расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, отделяющей друг от друга его конструктивно одинаковые ковши, каждый со своими сообщающимися между собой двумя камерами, совместно формирующими своим весом при заполнении опрокидывающий момент ковша: наливной камеры в виде равнобедренной трапеции в сечении со своей переливной стенкой и размещенной за ней сливной камеры со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой, а также ограничители поворота лотка, размещенные по разные стороны от поворотной оси лотка, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над его поворотной осью, … в нем каждый ковш дополнительно снабжен перегородкой, закрепленной в нем с образованием острого угла между нею и осью заливной воронки и с разделением его наливной камеры на две сообщающиеся между собой смежные зоны: заливную и накопительную, участвующую в формировании опрокидывающего момента ковша, а сама перегородка выполнена из прямоугольного листа с угловыми вырезами на одной из его сторон, отштампованного с возможностью формирования им в сборе смещенных между собой по уроню двух полок: одной полки с угловыми вырезами, образующими в сборе переливные окна между заливной и накопительной зонами наливной камеры ковша, и другой отбойной полки, устраняющей разбрызгивание жидкости за пределы ковша при его наполнении, при этом, сливная камера каждого ковша размещена у его открытого края за переливной стенкой с примыканием к ней и расположением центра ее тяжести с жидкостью за наливной камерой ковша.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 - Общий вид гравитационного счетчика жидкости в разрезе;

Фиг. 2 - А-А на фиг. 1;

Фиг. 3 - Измерительный лоток в аксонометрии.

Гравитационный счетчик жидкости содержит опрокидывающийся двухковшовый измерительный лоток 1 (фиг. 1, 2), расположенный на своей поворотной оси 2 и жестко связанный с ней, а также размещенные по разные от стороны от поворотной оси 2 лотка 1 ограничители поворота 3 и 4 ковшей 5, 6 и заливную воронку 7, направляющую поток жидкости в его ковши 5, 6 и расположенную над поворотной осью 2.

Сам измерительный лоток 1 содержит боковые стенки 8 и 9 (фиг. 3) и одну общую, разделяющую его конструктивно одинаковые ковши, стенку 10.

Каждый из ковшей 5, 6 содержит две сообщающиеся между собой камеры, совместно формирующие своим весом, каждая, опрокидывающий момент ковша: наливную камеру 11 в сечении в виде равнобедренной трапеции со своей переливной стенкой 12, по длине короче общей стенки 10, и размещенную за ней сливную камеру 13 со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой 14.

Сливная камера 13 размещена в каждом ковше у открытого его края за его переливной стенкой 12 с примыканием к ней и расположением центра ее тяжести с жидкостью P₁ за наливной камерой ковша, при этом расстояние от него до поворотной оси лотка выполняет роль рычага для приложения ее силы тяжести P₁, поворачивающей лоток и соответствующей весу заполненной жидкостью сливной камеры 13. Длина такого рычага значительно больше длины рычага, если центр тяжести заполненной жидкостью сливной камеры, расположен, как у прототипа, в пределах наливной камеры ковша, поэтому опрокидывающий момент у ковшей заявленного счетчика значительно выше, что обеспечивает высокую скорость их поворота, слив жидкости из них и возврат в наливное положение под воронку, не давая непрерывному потоку жидкости выливаться из воронки за пределы ковшей.

Наливная камера 11 каждого ковша содержит перегородку 15, выполненную из прямоугольного листа с угловыми вырезами на одной из его сторон и отштампованного с возможностью формирования им в сборе смещенных между собой по уроню двух полок: одной полки 16 с угловыми вырезами, образующими в сборе переливные окна 17 и 18 между заливной и накопительной зонами наливной камеры ковша, и другой отбойной полки 19, устраняющей разбрызгивание жидкости за пределы ковша при его наполнении. Перегородка 15 закреплена в своем ковше с образованием острого угла ∠α между нею и осью заливной воронки и с разделением этой камеры на две сообщающиеся между собой смежные зоны: заливную зону 20 и накопительную зону 21, участвующую при заполнении жидкостью вместе с заполненной сливной камерой в формировании своим весом Р₂ опрокидывающего момента ковша.

Гравиметрический счетчик жидкости работает таким образом.

Принцип действия счетчика основан на поочередном заполнении каждого из ковшей 5, 6 измерительного лотка 1 и последующем их опрокидывании в момент достижения в них определенной массы жидкости.

Благодаря симметричной форме каждого из ковшей 5, 6 относительно его вертикальной оси, центр его тяжести перемещается по вертикали и величина опрокидывающего момента зависит только от веса жидкости и не зависит от ее плотности.

Перед запуском счетчика в эксплуатацию производят калибровку ковшей 5 и 6 измерительного лотка 1. Для этого в эти ковши заливают измеряемую жидкость и калибруют их противовесными грузами (не показаны). Таким образом, заливаемая в ковши 5 и 6 (фиг. 3) доза жидкости остается всегда постоянной, не зависящей от ее плотности. Значение этой массы заносят в вычислительный блок счетчика (не показан).

Поток жидкости из входного коллектора (не указан) направляют в заливную воронку 7, а из нее последовательно в заливную зону 20 наливной камеры 11 одного из ковшей 5.

Попадая в ковш 5 поток жидкости, не достигая его дна, падает под острым углом ∠α на перегородку 15 и, преломляясь, плавно тормозится ею, снижая свою скорость и устраняя, таким образом, разбрызгивание жидкости за пределы ковша. При этом одна часть потока жидкости стекает по перегородке струями, а другая его часть отталкивается от перегородки 15 и, разбиваясь, направляется назад внутрь ковша в его заливную зону 20. Из заливной зоны 20 жидкость перетекает сквозь переливные окна 17 и 18 в его закрытую сверху перегородкой 15 накопительную зону 21, при этом, отбойная полка 19 перегородки 15 направляет обратно в заливную зону этого ковша оторвавшиеся от потока капли. Затем из заполненной накопительной зоны 21 жидкость ламинарным потоком направляется через переливную стенку 12 в сливную камеру 13 ковша 5 и заполняет ее объем без разбрызгивания до тех пор, пока вес заполненной жидкостью сливной камеры 13 (Р1) и вес заполненной жидкостью накопительной зоны 21 (Р2) ковша 5, не создадут совместно в этом ковше опрокидывающий момент. Как только это будет достигнуто, ковш 5 резко повернется до упора в ограничитель поворота 3 и залитая в него жидкость выльется, а под струю жидкости из воронки установится другой ковш 6 и при его наполнении пустой ковш 5 вернется в свое исходное заливное положение. Таким образом, именно фокусирование центра тяжести сливной камеры за его наливной камерой, у открытого края ковша, позволяет создать силами тяжести этих участков ковша повышенный опрокидывающий момент ковша, позволяющий ускорить его поворот, слить из него жидкость и возвратить в исходное заливное положение под заливную воронку, предотвращая заливку потока жидкости из нее мимо ковшей. При этом момент начала заполнения одного ковша соответствует моменту начала слива другого ковша и наоборот.

Каждый поворот лотка 1 фиксируется и заносится в вычислительный блок (не показан).

Созданное техническое решение благодаря совокупности своих существенных признаков, отраженных в формуле изобретения, позволяет снизить погрешность измерений счетчика и обеспечить их надежность, характеризующуюся воспроизводимостью результатов этих измерений, за счет:

- использования в ковшах лотка перегородки с полками, позволяющей своей конструкцией и установкой обеспечить плавное преломление и торможение заливаемого в ковш потока жидкости, а также формирование в нем закрытой накопительной зоны, участвующей вместе со сливной камерой в формировании опрокидывающего момента каждого ковша, и тем самым устранить разбрызгивание жидкости из него, ускорить его поворот, слив жидкости из него и возврат в исходное заливное положение под заливную воронку, предотвращая заливку потока жидкости из нее мимо ковшей и обеспечивая ее полный учет счетчиком;

- размещения в каждом ковше его сливной камеры с удерживающей жидкость от разбрызгивания своей сливной полкой у открытого края ковша, за переливной стенкой с примыканием к ней и расположением ее центра тяжести с жидкостью за пределом наливной камеры ковша, позволяя, тем самым, обеспечить повышенный поворотный момент ковша, ускорение слива жидкости из него и его возврат в исходное заливное положение под заливную воронку, и, как следствие, предотвратить заливку потока жидкости из воронки мимо ковшей и обеспечить ее полный учет счетчиком.

Заявленный в качестве изобретения гравиметрический счетчик прошел испытания в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» и готов к выпуску на предприятии заявителя.

Изобретение относится области измерительной техники и может быть использовано в химической, нефтедобывающей и других отраслях промышленности для измерения количества жидкости, транспортируемой по трубопроводам. Гравиметрический счетчик жидкости содержит расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, отделяющей друг от друга его конструктивно одинаковые ковши, каждый со своими сообщающимися между собой двумя камерами, совместно формирующими своим весом при заполнении опрокидывающий момент ковша: наливной камеры в виде равнобедренной трапеции в сечении со своей переливной стенкой и размещенной за ней сливной камеры со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой, а также ограничители поворота лотка, размещенные по разные стороны от поворотной оси лотка, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над его поворотной осью, в нем каждый ковш дополнительно снабжен перегородкой, закрепленной в нем с образованием острого угла между нею и осью заливной воронки и с разделением его наливной камеры на две сообщающиеся между собой смежные зоны: заливную и накопительную, участвующую в формировании опрокидывающего момента ковша, а сама перегородка выполнена из прямоугольного листа с угловыми вырезами на одной из его сторон, отштампованного с возможностью формирования им в сборе смещенных между собой по уроню двух полок: одной полки с угловыми вырезами, образующими в сборе переливные окна между заливной и накопительной зонами наливной камеры ковша, и другой отбойной полки, устраняющей разбрызгивание жидкости за пределы ковша при его наполнении, при этом, сливная камера каждого ковша размещена у его открытого края за переливной стенкой с примыканием к ней и расположением центра ее тяжести с жидкостью за наливной камерой ковша. Технический результат - снижение погрешности измерений и повышение их надежности, характеризующейся воспроизводимостью результатов измерений, за счет обеспечения счетчиком учета всей заливаемой в него жидкости без разбрызгивания и залива мимо ковшей, достигаемого использованием в ковшах счетчика перегородок, плавно преломляющих и тормозящих поток жидкости в нем, а также формирующих в них накопительные зоны, участвующие совместно с его сливной камерой в создании поворотного момента каждого ковша. 3 ил.

Гравиметрический счетчик жидкости, содержащий расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, отделяющей друг от друга его конструктивно одинаковые ковши, каждый со своими сообщающимися между собой двумя камерами, совместно формирующими своим весом при заполнении опрокидывающий момент ковша: наливной камеры в виде равнобедренной трапеции в сечении со своей переливной стенкой и размещенной за ней сливной камеры со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой, а также ограничители поворота лотка, размещенные по разные стороны от поворотной оси лотка, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над его поворотной осью, отличающийся тем, что каждый ковш лотка дополнительно снабжен перегородкой, закрепленной в нем с образованием острого угла между нею и осью заливной воронки и с разделением его наливной камеры на две сообщающиеся между собой смежные зоны: заливную и накопительную, участвующую в формировании опрокидывающего момента ковша, а сама перегородка выполнена из прямоугольного листа с угловыми вырезами на одной из его сторон, отштампованного с возможностью формирования им в сборе смещенных между собой по уроню двух полок: одной полки с угловыми вырезами, образующими в сборе переливные окна между заливной и накопительной зонами наливной камеры ковша, и другой отбойной полки, устраняющей разбрызгивание жидкости за пределы ковша при его наполнении, при этом сливная камера каждого ковша размещена у его открытого края за переливной стенкой с примыканием к ней и расположением центра ее тяжести с жидкостью за наливной камерой ковша.