ТЕПЛОМЕР Советский патент 1928 года по МПК G01K17/06 

Предлагаемый тепломер предназначается для определения количества единиц тепла (калорий) в жидкости, протекающей по трубам. В большинстве случаев такою жидкостью будет вода. Количество протекаемой жидкости можно измерять ротационными водомерами, счетный механизм которых учитывает число оборотов оси водомера, которые пропорциональны количеству протекающей жидкости.

На фиг. 1-6 схематического чертежа поясняется устройство и действие предлагаемого тепломера.

Для тепломера можно использовать любой ротационный водомер следующим образом: ось О₁ (фиг. 1) между его ротационной частью (турбинное колесо, крыльчатка и т.п.) и его счетчиком С₂ разрезается, а затем вставляется магнитная передача ПН. Счетчик С₁, учитывающий только количество воды, устанавливается непосредственно на оси О₁. Кроме того, ось О₂ счетчика С₂ снабжается алюминиевым диском Д, затормаживаемым постоянным магнитом М.

Такой видоизмененный водомер, в сущности, ничем не отличается от обыкновенного водомера, но, если изменять положение постоянного затормаживающего магнита М (штрихованные положения на фиг. 2) пропорционально температуре воды, то и вращение оси О₂ счетчика должно изменяться пропорционально температуре. Если калибровку счетчика произвести таким образом, чтобы крайнее положение постоянного магнита соответствовало максимальной температуре, при которой требуется определение количества калорий, то ось О₂ механизма разовьет максимальное количество оборотов, если через водомер будет пропущен максимум жидкости; тогда счетчик покажет максимум калорий, на которое рассчитан тепломер. Если теперь убавлять количество протекающей жидкости, то счетчик, при неизменном положении магнита, будет учитывать калории пропорционально расходу жидкости, если же, одновременно, постоянный магнит будет изменять свое положение пропорционально изменению температуры, то счетчик будет учитывать калории пропорционально температуре.

Побудителем перемещения магнита могут служить любые измерители температуры, действующие от расширения тел и применяемые, например, для регистрирующих термометров.

Во многих случаях требуется учесть не количество калорий, поданное потребителю, а разницу между этим количеством и количеством возвращаемым потребителем. В таких случаях возможно установить два тепломера: один на прямой, другой на обратной трубе. Разница в показаниях тепломеров и будет искомая величина. Часто все поданное потребителю количество жидкости возвращается им обратно; тогда возможно обойтись только одним водомером, установленным на прямой или обратной трубе и, насадив на его ось О₁ (фиг. 3), напр., зубчатку з, передать вращение двум зубчаткам з₁, и з₂, на оси которых можно поместить магнитную передачу П₁ и П₂ со счетчиками С₁ и С₂. Диск Д₂ счетчика С₂ затормаживается магнитом М₁, меняющем свое положение пропорционально температуре входящей воды; диск Д₁ - магнитом М, меняющим свое положение пропорционально температуре возвращаемой воды. Разница в показаниях счетчиков С₂ и С₁ равна количеству израсходованных потребителем калорий.

В тепломере (фиг. 1) можно заменить постоянный магнит электромагнитом, поставленным неподвижно (фиг. 5). Если возбуждение этого электромагнита изменять обратно пропорционально изменениям температуры, то счетчик С₂ будет учитывать калории, подобно тому, как он их учитывает при передвижении постоянного магнита.

Изменение возбуждения может быть достигнуто различным образом: 1) реостатом, включенным последовательно с обмоткой электромагнита, подвижной контакт которого связан со стрелкой термометра (подобно термометру по фиг. 1). При повышении температуры измеряемой среды реостат вводится в цепь, при чем уменьшается сила тока в катушке электромагнита, ослабляя тормозящее влияние на диск, 2) в цепь обмоток электромагнита вместо реостата вводится температурное сопротивление, которое, при изменении температуры, производит тот же эффект, что и реостат (уменьшение силы тока в обмотках при увеличении и возрастание силы тока при уменьшении температуры измеряемой среды).

Для измерения разницы калорий на прямой и обратной трубе могут быть установлены, как и в первом случае, два тепломера, а также один водомер с двумя магнитными передачами.

Наконец, возможна еще следующая модификация первоначальной идеи: вместо постоянного магнита Н (фиг. 1) в магнитной передаче можно применить электромагнит H₁. Концы катушки электромагнита выведены на контактные кольца К₁ и К₂ (фиг. 4), насаженные на оси водомера, к которым с помощью щеточек подводится ток, меняющий свою силу пропорционально температуре, достигая максимальной силы при наивысшей температуре, а минимальной - при наинизшей температуре.

Постоянный магнит М на диске Д установлен неподвижно, так что момент его торможения остается неизменным.

Если пропустить максимальное количество жидкости через водомер, то диск будет вращаться с наибольшей скоростью при наивысшем возбуждении электромагнита Н₁, т.-е. при наивысшей температуре, а с уменьшенной скоростью - при наименьшем возбуждении, т.-е. при наименьшей температуре. Дальнейшее уменьшение числа оборотов последует при уменьшении количества жидкости до полной остановки при прекращении подачи жидкости.

Таким образом, ось счетчика меняет свои обороты постоянно, пропорционально количеству жидкости и температуре ее, учитывая количество калорий в воде, протекающих по трубе. Такой видоизмененный тепломер может быть применен для учета разниц калорий в прямой и обратной трубах, как и в первых двух случаях, но можно обойтись для такого учета лишь одним водомером и одной магнитной передачей, если снабдить катушку электромагнита двойной обмоткой. Одни концы катушек выведены к одному общему кольцу К, другие концы катушек выведены, каждый в отдельности, к двум контактным кольцам К₁ и К₂ (фиг. 6).

Сила тока в одной катушке меняется пропорционально температуре в прямой трубе, а во второй катушке - пропорционально температуре в обратной трубе. Обе обмотки соединены друг против друга; если, следовательно, сила тока в обеих катушках одинакова, то сердечник электромагнита размагничен и ось О₂ остановится, с какой бы скоростью ось О₁ водомера ни вертелась.

Скольжение электромагнитной передачи будет тем меньше, чем больше будет разница температур на прямой и обратной трубах, при чем абсолютное значение этих температур не имеет никакого значения.

Число оборотов оси О₂ счетного механизма пропорционально силе сцепления электромагнитной передачи и числу оборотов оси О₁, т.-е. количеству жидкости, пропускаемой через водомер. Таким образом, счетчик будет учитывать разницу калорий между прямой и обратной трубой. Изменение силы тока в катушках, пропорциональное температуре, может быть осуществлено, как и в первом случае, разными способами.

1. Тепломер, состоящий из ротационного водомера любой конструкции, характеризующийся тем, что ось О₂ счетчика С₂, соединенная магнитной передачей ПН с осью О₁ водомера, снабжена металлическим диском Д, для затормаживания которого, изменяющегося в зависимости от температуры протекающей через водомер жидкости, применен постоянный магнит М, соединенный с приспособлением, перемещающим его или поступательно или вращательно при изменении температуры жидкости (фиг. 1, 2).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 тепломера, отличающееся тем, что с целью учета разности между доставляемым и уходящим неиспользованным теплом, ось водомера соединена зубчатой передачей з, з₁, з₂ с двумя магнитными передачами П₁, П₂ к счетчикам С₁ и С₂ с металлическими дисками Д₁, Д₂ и тормозными магнитами М и М₁, из коих один магнит управляется термометром на входящей трубе, другой - термометром на уходящей трубе (фиг. 3).

3. В охарактеризованном в п.п. 1 и 2 тепломере применение, вместо магнитной передачи П, П₁, П₂ при неизменно установленном тормозном магните М, электромагнитной передачи H₁ (фиг. 4), в которой возбуждение изменяется в зависимости от температуры протекающей жидкости.

4. В охарактеризованном в п.п. 1 и 2 тепломере применение, вместо постоянных магнитов М, М₁, М₂ для торможения диска Д, Д₁, Д₂, электромагнитов (фиг. 5), возбуждение которых изменяется в зависимости от температуры протекающей жидкости.

5. Видоизменение охарактеризованного в п. 3 тепломера, отличающееся тем, что для учета разницы количеств теплоты, приходящих и уходящих, электромагнит магнитной передачи Н₂ снабжен дифференциальной обмоткой, при чем сила тока в одной части обмотки изменяется в зависимости от температуры входящей жидкости, а в другой части обмотки - в зависимости от температуры уходящей жидкости (фиг. 6).