СЧЕТЧИК РАСХОДА ГАЗА

Предполагаемая полезная модель предназначена для измерения объемов газа путем пропускания их через измерительное устройство.
Известен счетчик газа (см., например, патент РФ на изобретение №2337323 с приоритетом от 06.02.2007 МПК: G01F 1/20), содержащий корпус со входным и выходным патрубками, генератор колебаний со струйными дискретными элементами и два пьезопреобразователя, помещенные в корпус и через промежуточные элементы подключенные к вычислительному блоку, выходом соединенному с жидкокристаллическим индикатором.
В известном устройстве не предусмотрена возможность учета температуры газа, что приводит к ошибкам измерения его расхода.
Наиболее близким аналогом-прототипом является струйный счетчик расхода газа (см., например, патент РФ на полезную модель №93974 с приоритетом от 24.06.2009, МПК: G01F 3/00), содержащий корпус с уплотнительными элементами, крепежные болты, сменную измерительную головку с размещенными в ней струйным автогенератором, пневмоэлектропреобразователем и микропроцессорным электронным вычислителем с ЖК-дисплеем, а также цифровой датчик температуры, своим чувствительным элементом пристыкованный к стенке корпуса измерительной головки, снаружи.
В этом устройстве при измерениях расхода газа учитывают влияние его температуры, однако измерение температуры газа проводят через стенку корпуса измерительной головки, что не соответствует требованиям п.7.4.7. Правил по метрологии ПР 50.2.019 - 2006, согласно которым при измерениях температуры чувствительный элемент термодатчика должен быть помещен внутри потока газа. Кроме того, поскольку в формуле этой полезной модели и в описании данного патента отсутствует информация о системе электропитания соответствующих узлов счетчика, получить полное представление о его конструкции не представляется возможным.
Задача предполагаемой полезной модели состоит в разработке конструкции счетчика, удобного в эксплуатации и обеспечивающего получение надежных результатов при определении расхода газа.
Сущность полезной модели состоит в том, что счетчик расхода газа, включающий связанные с системой электропитания счетчика системы определения расхода газа и информации, характеризуется тем, что система определения расхода газа содержит установленный на платформе корпус с днищем, на котором закреплен генератор струйных колебаний, связанный с пьезоэлементом, а также встроенный в корпус и герметично установленный контейнер с датчиком температуры, своим чувствительным элементом помещенным внутри корпуса, с внешней стороны которого размещена плата с установленными на ней вычислительным устройством, а также узлами систем информации и электропитания счетчика, при этом корпус с платой помещен в кожух с прорезями для просмотра показаний системы информации и подключений к внешним устройствам, пьезоэлемент своим электрическим выходом соединен с первым входом вычислительного устройства, вторым входом подключенного к электрическому выходу датчика температуры, а выходом соединенного с первым входом системы информации, вторым входом подключенной к выходу системы электропитания, причем с выходом системы электропитания счетчика соединены также соответствующие входы вычислительного устройства и датчика температуры.
При этом платформа системы определения расхода газа выполнена с нишей для установки днища корпуса системы определения расхода газа, а также с входным и выходным патрубками, соответствующими выходом и входом соединенными с этой нишей, причем внутренняя часть патрубков выполнена конусной, сужением внутрь, а в торцевой части входного патрубка установлен фильтр, выполненный из металлической или из пластмассовой сетки, при этом днище выполнено с отверстиями для прохода газа, соединено с корпусом винтами и установлено на платформе с помощью уплотнительных прокладок.
Кроме того, система информации выполнена содержащей индикаторы показаний расхода газа и работы системы электропитания счетчика, а также порты (разъемы) для подключения внешних устройств, при этом вход индикатора показаний расхода газа, а также входы портов для подключения внешних устройств связаны с первым входом системы информации, а вход индикатора работы системы электропитания счетчика подключен к ее второму входу, причем индикатор показаний расхода газа системы информации выполнен в виде жидко-кристаллического дисплея, а индикатор работы системы электропитания счетчика выполнен в виде светодиода.
При этом система информации выполнена содержащей два порта, выходами соединенными с соответствующими электрическими выходами счетчика расхода газа, содержит блок памяти, входом соединенный с ее первым входом, а выходом подключенный ко входу первого порта системы информации, выходом соединенного с первым электрическим выходом счетчика расхода газа, причем вход второго порта системы информации соединен с ее первым выходом, а выходом подключен ко второму электрическому выходу счетчика расхода газа, при этом что выход второго порта системы информации подключен ко входу радиопередающего устройства.
Кроме того, система электропитания счетчика выполнена в виде или батарейки, или аккумулятора, или/и в виде сетевого трансформаторного устройства, своими выходами соединенных с электрическим входом счетчика расхода газа.
Техническим результатом при использовании заявляемой полезной модели является получение надежных результатов при определении расхода газа и удобство в эксплуатации, которое обеспечено за счет длительной (около года) работы счетчика без замены блока питания, возможностью длительного хранения информации о расходе прошедшего через счетчик газа, а также возможностью беспроводной (по радиосвязи) передачи соответствующих данных.
На фиг.1 приведен схематический чертеж счетчика расхода газа, на фиг.2 показан чертеж днища корпуса.
Счетчик расхода газа, включающий связанные с системой (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика системы (на фиг. не пронумерованы) определения расхода газа и информации, причем система определения расхода газа содержит установленный на платформе 1 корпус 2 с днищем 3, на котором закреплен генератор 4 струйных колебаний, связанный с пьезоэлементом 5, а также встроенный в корпус 2 и герметично установленный контейнер 6 с датчиком 7 температуры, своим чувствительным элементом 8 помещенным внутри корпуса 2, с внешней стороны которого размещена плата (на фиг. не показана и не пронумерована) с установленными на ней вычислительным устройством 9, а также узлами систем информации и электропитания счетчика (на фиг. не пронумерованы), при этом корпус 2 с платой помещен в кожух (на фиг. не показан и не пронумерован) с прорезями (на фиг. не показаны и не пронумерованы) для просмотра показаний системы информации и подключений к внешним устройствам (на фиг. не показаны и не пронумерованы), пьезоэлемент 5 своим электрическим выходом соединен с первым входом вычислительного устройства 9, вторым входом подключенного к электрическому выходу датчика 7 температуры, а выходом соединенного с первым входом системы (на фиг. не пронумерована) информации, вторым входом подключенной к выходу системы (на фиг. не пронумерована) электропитания, причем с выходом системы (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика соединены также соответствующие входы вычислительного устройства 6 и датчика 7 температуры.
При этом платформа 1 системы (на фиг. не пронумерована) определения расхода газа выполнена с нишей (на фиг. не пронумерована) для установки днища 3 корпуса 2 системы определения расхода газа, а также с входным и выходным патрубками (соответственно 10 и 11), соответствующими выходом и входом соединенными с этой нишей, причем внутренняя часть патрубков 10 и 11 выполнена конусной (10°-15°), сужением внутрь, а в торцевой части входного патрубка установлен фильтр 12, выполненный в виде втулки с отверстием, закрытым металлической или пластмассовой сеткой, при этом днище 3 выполнено с отверстиями 13 для прохода газа через генератор 4 струйных колебаний и отводным отверстием 14, соединено с корпусом винтами и установлено на платформе 1 с помощью уплотнительных прокладок (на фиг. не пронумерованы).
Кроме того, система (на фиг. не пронумерована) информации выполнена содержащей индикаторы (соответственно 15 и 16) показаний расхода газа и работы системы (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика, а также выходами соединенные с соответствующими электрическими выходами счетчика расхода газа порты (соответственно 17 и 18) - разъемы для подключения внешних устройств (на фиг. не показаны и не пронумерованы), при этом входы индикатора 15 показаний расхода газа и порта 17 одновременно соединены с первым входом системы (на фиг. не пронумерована) информации, а вход индикатора 16 работы системы (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика подключен к ее второму входу, причем индикатор 15 показаний расхода газа системы (на фиг. не пронумерована) информации выполнен в виде жидко-кристаллического дисплея, а индикатор 16 работы системы (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика выполнен в виде светодиода.
При этом система (на фиг. не пронумерована) информации содержит блок 19 памяти, входом также соединенный с ее первым входом, а выходом подключенный ко входу порта 18 системы информации, выходом соединенного с первым электрическим выходом счетчика расхода газа, при этом выход порта 17 системы информации подключен ко входу радиопередающего устройства (на фиг. не показано и не пронумеровано).
Кроме того, система (на фиг. не пронумерована) электропитания счетчика выполнена в виде или батарейки 20, или аккумулятора, или/и в виде сетевого трансформаторного устройства (на фиг. не показаны и не пронумерованы), своими выходами соединенных с электрическим входом счетчика расхода газа.
При этом генератор 4 струйных колебаний, выполнен в виде набора соединенных в одно целое стапелированных круглых пластин, снабженных соответствующими прорезями и разделителями потока (см., например, описание патента РФ на изобретение №2296953 с приоритетом от 11.04.2005 МПК: G01F 1/20, G01F 15/18, фиг.3 и 4) и предназначен для возбуждения колебаний проходящей через него струи газа.
Пьезоэлемент 5 соответственно выполнен из пьезоэлектрика (см., например, http://ru.wikipedia.org/wiki/) и предназначен для преобразования возбуждаемых генератором 4 струйных колебаний в электрические сигналы.
Контейнер 6 выполнен в виде металлической или пластмассовой трубки, выполненной, например, с фланцем для фиксации контейнера в корпусе 2 и предназначен для размещения в нем цифрового датчика 7 температуры и последующей их соответствующей установки с герметизацией в корпусе 2, причем в качестве датчика 7 температуры использован датчик ТМР 102 в корпусе SOT563 компании Texas Instruments (см. также, например, http://www.system.perm.ru/list/DiskCatalog/Data/01.pdf).
Вычислительное устройство 9 выполнено в виде микропроцессора, ориентированного на использование в мобильной аппаратуре с батарейным питанием, например микропроцессора типа SA-1110 (см., например, http:// www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/micros/arm/arh/strong_3.hmt), и предназначено для вычисления прошедшего через счетчик объема газа.
Индикатор 15 выполнен в виде жидко-кристаллического дисплея, например типа LCD TFT фирмы Matsushita Display Technology (TMD) (см., например, http://ru.wikipedia.org/wiki/), и предназначен для отображения поступающей от вычислительного устройства 9 информации.
Индикатор 16 выполнен в виде светодиода, например типа 300 4RC-CHC-S (см., например, http://www.beeled.ru/price3mmround.php) и предназначен для контроля уровня сигнала (напряжения) системы электропитания счетчика.
Порты 17 и 18 выполнены в виде, например, штепсельных разъемов (см., например, http://ru.wikipedia.org/wiki/) и предназначены для подключения внешних устройств, блок 19 памяти выполнен, например в виде блока flach-памяти с защитой от перезаписи и удаления информации (см., например, http://maxcto.ru/). Батарейка 20, так же как и аккумулятор (на фиг. не показан и не пронумерован) (см., например. Батарейка http://ru.wikipedia.org/wiki/) предназначены для автономного питания устройств счетчика, а сетевой трансформатор (на фиг. не показан и не пронумерован) предназначен для согласования электрических параметров с устройствами счетчика при организации электропитания от электрической сети и выполнен, например в виде соответствующего устройства типа GZM-H60S24 фирмы Powerld Enterprisses Co.Ltd (см., например, http://powerld.ru/).
Радиопередающее устройство (на фиг. не показано и не пронумеровано) выполнено, например, в виде импульсного радиоблока «pulsonic-3 radio» производителя «ista Deutschland GmbH» или на базе микросхемы ЕМ 351 фирмы «EMBER» в виде соответствующего устройства типа ЕМ 351-MOD-LR-ANT-TG со встроенным усилителем и интегрированной антенной и предназначено для беспроводной передачи результатов измерений на специальные приборы централизованного коммерческого учета расхода потребляемого газа.
Счетчик расхода газа работает следующим образом:
Газ, поступающий через входной патрубок 10 платформы 1, проходит через отверстия 13 днища 3 корпуса 2 и затем, проходя через прорези и разделители потока (на фиг. не показаны и не пронумерованы) набора пластин (на фиг. не показаны и не пронумерованы) генератора 4 струйных колебаний, генерирует колебания струи газа с частотой, пропорциональной проходящему через него объему газа. Пьезоэлемент 5 преобразует колебания газа в электрические импульсы, идущие с частотой этих колебаний, и передает их на вычислительное устройство 7, с помощью которого вычисляют объем прошедшего газа, который далее проходит через отводное отверстие 14 днища 3 и через выходной патрубок 11 поступает на бытовое оборудование для потребления.
Кроме того, в реальном режиме времени в вычислительное устройство 7 подают сигналы от цифрового датчика 7 температуры и производят корректировку первичных вычислений объема потребленного газа с учетом соотношения (см., например, описание патента РФ на полезную модель №93974):
Vn=(Tn/Tg)×Vg,
где: Vn - фактически потребленный объем газа, определенный с учетом температуры газа; Тn - нормированная температура газа, равная 293,15°К; Tg=(293,15+t) - фактическая температура газа в °К (с учетом температуры t полученной по показаниям датчика 7); Vg - объем газа, определенный без учета фактической температуры газа.
Информация о величине Vn одновременно поступает на индикатор 15 и в блок 19 памяти.
Эта же информация через порты 17 и 18 по существующим каналам связи может быть передана в центры коммерческого учета.
3
Следует указать, что при введении счетчиков расхода газа в эксплуатацию их калибруют для получения соответствия между количеством электрических импульсов от пьезоэлемента и пропускаемым объемом газа (без учета его (газа) фактической температуры). При этом для каждого счетчика экспериментально определяют зависимость расхода газа от частоты колебаний и количество (N) электрических импульсов от пьезоэлемента в определенный отрезок времени, соответствующее 0,001 м (1 литру) пропускаемого объема газа, и вводят эти данные в вычислительное устройство.
3
3
При этом алгоритм учета фактически потребленного объема газа при работе вычислительного устройства 7 сформирован таким образом, что данные на индикатор 15 передают с точностью 0,001 м, а в блок 19 памяти передают и запоминают данные о фактически потребленном объеме Vn газа при Vn≥0,01 м.