Patent RU-104702-U1 (RU)
Title: Расходомер-счетчик газа
IPC: G01F1/00
Filed: 2010-11-30
Granted: 2011-05-20
Abstract: Полезная модель относится к области расходометрии и предназначено для измерения израсходованного природного газа по массе в жилищно-бытовых условиях, а модификации устройства можно использовать в энергетике, промышленности, медицине и при научных исследованиях. Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель: уменьшение нижнего предела измерения, тем самым, позволяя расширить рабочий диапазон измерения расхода газа по массе, существенно повысить точность и эксплуатационную надежность. В расходомере-счетчике газа, содержащем корпус (35) с входным и выходными каналами, узел радиально-осевой турбинки, размещенной в кожухе (10), выполненном в виде стакана-демпфера с вертикальными чередующимися пазами-окнами и выполненной с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси вращения, представляющей собой каркас, состоящий из верхней (8) и нижней (7) конических частей, цилиндрической части (22) с профилированными по высоте окнами (21), в створе которых установлены лопатки (6), юбки-демпфера (19) и наружного кольца крепления лопаток, патрубок с внутренним коническим срезом (33), образующим совместно с нижней конической частью (7) каркаса основное кольцевое сопло, и дополнительными соплами (5), преобразователь частоты вращения турбинки в электрический сигнал (28) и электронную цепь обработки сигнала, новым является то, что дополнительные сопла (5) выполнены в виде щелей, образованных скошенными в тангенциальном направлении вращения турбинки пазами, выполненными на коническом срезе патрубка, и нижней конической частью каркаса турбинки, при этом они выполнены с направлением струи на область перехода радиально-осевой части лопатки в осевую. Вертикальная ось вращения турбинки выполнена в виде вала с цапфами, закрепленными в подшипниках на донышках кожуха, или в виде струны с кернами, закрепленными в подшипниках на донышках кожуха. При подвеске турбинки на валу с цапфами преобразователь частоты вращения турбинки в электрический сигнал выполнен в виде оптоэлектронного преобразователя, модулятор светового потока которого закреплен на валу и выполнен в виде оптического окна или диска с чередующимися прорезями, а на кожухе турбинки размещена оптопара. При подвеске турбинки на струне с кернами преобразователь частоты вращения турбинки в электрический сигнал выполнен в виде оптоэлектронного преобразователя, при этом наружное кольцо крепления лопаток содержит продольные чередующиеся окна или полосы с различной отражательной способностью, а на кожухе узла турбинки закреплены элементы оптоэлектронного преобразователя, работающего на «отражение» светового потока, при этом преобразователь частоты вращения турбинки в электрический сигнал выполнен в виде индуктивного преобразователя, при этом наружное кольцо крепления лопаток выполнено в виде токопроводящего экрана и содержит продольные вертикальные чередующиеся окна, а на кожухе узла турбинки закреплены катушка индуктивности с ферромагнитном сердечником, включенная в электронную цепь обработки сигнала. Расходомер-счетчик газа снабжен манотензорезистивным корректором плотностной поправки (42), выполненным в виде отдельного узла-вставки, размещенным в верхней части корпуса и содержащим герметичную газонаполненную корректирующую камеру, упругий деформационный элемент с тензорезистивным преобразователем, разделяющий герметичную газонаполненную корректирующую камеру от выходной полости расходомера, терморезистивной цепочкой уменьшения остаточной температурной погрешности, подключенными в электронную цепь обработки сигнала. В расходомере - счетчике газа микроконтроллер электронной цепи обработки сигнала реализует зависимости по измерению расхода газа по массе G=kQ V ω и количеству израсходованного газа за время t  , выраженных в приведенных единицах объемного расхода и количества, где: 
        - безразмерная чувствительность корректора плотностной поправки, учитывающая влияние на работу турбинки изменения давления р г  и температуры Т г  газа, а также коррекцию остаточной температурной погрешности расходомера в целом; k 0  - чувствительность корректора при давлении р г  и температуре Т г  газа равным номинальным значениям р г =р к  и Т г =Т н ; k рТ  - чувствительность корректора при отклонении давления р г  и температуры Т г  газа от номинальных размеров; р г  и р к  - давления газов в выходной полости расходомера и в корректирующей камере; µ - барометрический коэффициент основной поправки корректора; ν - температурный коэффициент поправки корректора; λ - коэффициент взаимосвязи барометрической и температурной поправок корректора; Т г  и Т н  - температура газа в выходной полости расходомера и ее номинальная величина; А - результирующий температурный коэффициент остаточной поправки корректора с учетом остаточной погрешности расходомера в целом, определяемый путем эксперимента; G - выходной сигнал по расходу газа [м 3 /ч]; V - израсходованное количество газа, выраженное в приведенных единицах его объема [м 3 ];   - дифференциальная чувствительность преобразования частоты ω вращения турбинки в выходной сигнал по расходу; Q V  - чувствительность преобразования собственно расхода газа в частоту ω вращения турбинки, включающая масштабно-размерностный коэффициент учета приведения расхода и количества газа к объемным единицам. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает получение высокой точности измерения расхода благодаря введению в конструкцию устройства коррекции по температуре и давлению, уменьшение габаритно-массовых характеристик счетчика, сделать более технологичным изготовление элементов конструкции, в частности, турбинного узла расходомера. Также реализуется возможность получения результатом измерения в цифровом формате с одновременной обработкой ее в микроконтроллере, и передача данных централизованно в жилищно-коммунальные службы по сбору информации о потреблении и оплате энергоресурсов. Для удобства снятия данных панель индикации вынесена отдельно от счетчика расхода и может быть помещена в любом удобном потребителю месте. 8 з.п. ф-лы, 4 илл.