ОБЪЕМНЫЙ РАСХОДОМЕР
VOLUME FLOWMETER

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения объемного расхода жидких и газообразных материалов в потоке, и предназначено для использования в химической, нефтегазовой, горнорудной, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве, где требуются точные замеры объемов при слабых потоках.
Известны массовые расходомеры, содержащие лопастной потокочувствительный элемент в виде дисков с лопастями, перпендикулярными плоскостям дисков, электропривод и планетарный редуктор, водило которого связано с измерительной пружиной и индуктивным преобразователем перемещений (см., например, авт. свидетельство №620820, 1976 г.).
Известен также водомер скоростной, содержащий потокочувствительные элементы, редукторы и счетные устройства (см., например, Н.Г. Кулакова. Краткий справочник мастера-сантехника, издательство «Будивельник», Киев, 1966 г., с.273, 275).
Наиболее близким решение к заявленному является клапанно-мембранный расходомер точного учета, содержащий подводящие и отводящие патрубки, соединены с сетью газо- или водоснабжения и газо- или водоразборной арматурой, соответственно, узел управления, корпус которого закреплен на панеле, на которой также закреплен соединенный трубопроводами с узлом управления мерник, представляющий собой полый сосуд с сильфонообразным чувствительным элементом внутри, на корпусе мерника встановлен счетный механизм, контактирующий с сильфонообразным элементом при помощи толкателя, мембраны толкателя и кулисообразного звена. Корпус узла управления состоит с двух полушарий, между которыми закреплена герметическая бескапельная мембрана управления в состоянии предварительного сжатия, контактирующая через соединительные мембраны с клапанами впускными, перекрывающими подводящие патрубки, а через штанги синхронизации - с выпускными, что перекрывают отводящие патрубки (см., например, описание изобретения к патенту UA №84474 от 27.10.2008 г.).
В известном клапанно-мембранном расходомере точного учета вмонтированные штанги синхронизации работы клапанов - впускного и выпускного, расположенных по разные стороны клапанного гнезда. В процессе работы штанги синхронизации от трения при движении во втулках подвергаются взаимному изнашиванию, в результате чего со временем нарушается герметизация, возникает возможность перетекания измеряемой среды через увеличивающиеся зазоры, следовательно, будет снижаться точность учета расхода измеряемого потока газового или жидкостного, а также уменьшается срок службы расходомера и увеличиваются эксплуатационные расходы.
Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения расходов жидкостных и газовых слабых потоков при малых дозах потребления, увеличение срока службы расходомера.
Указанная цель достигается тем, что в объемном расходомере, содержащем корпус узла управления, состоящий из двух полушарий, корпус мерника, панель крепления узла управления и мерника, счетный механизм, крепящийся на корпусе мерника, трехканальную мембрану управления, размещающуюся в узле управления между его полушариями, мембрану мерильную, в виде гофрированной камеры, то есть сильфонообразного чувствительного элемента, попеременно заполняющей собой внутренний объем мерника то в одном, то в противоположном направлении, соединительные трубопроводы, соединяющие узел управления с мерником, подводящий патрубок, отводящий патрубок, клапаны выпускные и перепускные, прикрепляемые к трехканальной мембране управления соединительной мембраной (выпускные клапаны, установлены подпружиненно в клапанном гнезде корпуса управления), толкатель, нижняя часть которого прикреплена к внутренней стороне корпуса мерника посредством мембраны толкателя, а верхняя часть взаимодействует с рычагом счетного механизма через кулисообразное звено. Согласно изобретению в корпусе узла управления устанавливается трехканальная мембрана управления в предварительно сжатом состоянии, в теле которой имеются три канала - подводящий и два отводящих: подводящий канал одним концом соединяется подводящим патрубком и трубкой с системой водо- или газоснабжения, а второй его конец соединяется со сквозным отверстием, перпендикулярно расположенным в центре сердцевины трехканальной мембраны управления, два отводящих канала одним концом начинаются в сердцевине трехканальной мембраны управления по разные ее стороны, а другим концом соединяющиеся трубками с внутренним объемом корпуса мерника по разные стороны гофрированной мембраны, то есть сильфонообразного чувствительного элемента.
Благодаря упругости трехканальной мембраны управления, перепускным и выпускным клапанам, связанным с трехканальной мембраной управления при помощи соединительной мембраны, происходит управление процессом учета расхода жидкостного или газового потока, без штанг синхронизации, что сделает работу объемного расходомера качественнее.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый объемный расходомер отличается тем, что в корпусе узла управления установлена трехканальная мембрана управления в предварительно сжатом состоянии, содержащая в своем теле подводящий канал, начинающийся соединением его с подводящим патрубком, а оканчивающийся в центре мембраны сквозным отверстием, перпендикулярно расположенным к подводящему каналу, и два отводящих канала, начинающихся в центральной части мембраны выходными отверстиями по разные ее стороны и соединяющихся поочередно со сквозным отверстием подводящего канала посредством герметичной подклапанной полости, периодически образовывающейся при открытом перепускном клапане. Оканчиваются отводящие каналы трехканальной мембраны управления отверстиями для поступления измеряемой среды в надмембранное пространство между нею и соответствующим полушарием с целью обеспечения колебания трехканальной мембраны управления. Колеблясь, трехканальная мембрана управления поочередно открывает перепускные клапаны, обеспечивая колебания мембраны мерника, то есть сильфонообразного чувствительного элемента, следовательно, и работу счетного механизма, а при открывании выпускного клапана измеряемая среда поступает на потребление при открытом кране.
Таким образом, заявляемый расходомер соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнения заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».
На фиг.1 изображен общий вид объемного расходомера в разрезе. На фиг.2 изображен в разрезе узел управления предлагаемого объемного расходомера.
Объемный расходомер содержит корпус узла управления 1 (фиг.2), состоящий из двух полушарий (правого и левого), корпус мерника 2 (фиг.1) в виде полого сосуда, панель крепления 3, счетный механизм 4, трехканальную мембрану 5, мембрану мерильную 6, то есть сильфонообразный чувствительный элемент, соединительные трубопроводы 7, подводящий патрубок 8, отводящий патрубок 9, крепежные болты 10, клапан выпускной 11 (правый и левый), клапан перепускной 12 (правый и левый), мембрану соединительную 13 (правую и левую), ограничитель хода клапана 14 (правый и левый), мембрану толкателя 15, толкатель 16, кулисообразное соединительное звено 17. Выпускной клапан 11 (фиг.2) состоит из затвора 18, резиновой вставки 19, штока 20, пяты 21. Резиновая вставка 19 в затвор 18 и шток 20 в пяту 21 при сборке всаживаются с натягом. Трехканальная мембрана управления 5 имеет подводящий канал 22, два отводящих канала 23, сердцевину 24, сквозное отверстие 25 в центре сердцевины 24, с которым соединяется подводящий канал 22. Подводящий канал 22 соединяется с отводящим каналом 23 через подклапанную полость 26, образовывающуюся при открывании перепускного клапана 12. Выпускной клапан 11 заключается в гнезде 27, которое имеет крышку 28. Крышка 28 и гнездо 27 оснащаются при установке уплотнительными прокладками 29. Отводящий патрубок 9 к панели крепления 3 подсоединяется при помощи патрубка 31. Отбор измеряемой жидкости или газа осуществляется через кран 30. Внутренняя полость мерника 2 разделяется мерильной 6, то есть сильфонообразным чувствительным элементом, на внутримембранную мерильную полость 32 и внешнемембранную мерильную полость 33, которые при движении мембраны мерильной 6 постоянно изменяются в объеме.
Работает заявляемый расходомер следующим образом.
По подающей системе трубопроводов жидкость или газ из сети через подводящий патрубок 8 поступает в подводящий канал 22 трехканальной мембраны управления 5, оканчивающийся в центре ее сердцевины 24 сквозным отверстием 25. Сама трехканальная мембрана управления 5 установлена в предварительно сжатом состоянии между фланцами полушарий корпуса 1. Таким образом, она всегда будет поджимать одной стороной клапаны выпускной 11 и перепускной 12, справа или слева, этим перекрывая путь движения потока, тогда как симметрично расположенные с другой стороны трехканальной мембраны управления 5 выпускной 11 и перепускной 12 клапаны благодаря соединительной мембране 13 будут открыты. Следовательно, жидкость или газ из подводящего канала 22 трехканальной мембраны управления 5 через сквозное отверстие 25 выходит в герметическую подклапанную полость 26 соединительной мембраны 13, которая образовывается при открытом перепускном клапане 12.
Из подклапанной полости 26 жидкость или газ проходит под открытым перепускным клапаном 12, входит в отводящий канал 23 трехканальной мембраны управления 5 и выходит из него под полушарие корпуса 1, а далее по соединительному трубопроводу 7 поступает во внутримембранную мерную полость 32 или во внешнемембранную мерную полость 33 мерника 2 (фиг.1), в зависимости от того, какой открыт перепускной канал 12 - правый или левый.
Мерильная мембрана 6 под напором потока перемещается, при этом вытесняя жидкость или газ, например, из внешнемембранной полости 33, находящейся по другую сторону мерительной мембраны 6. Вытесняемая жидкость или газ по второму соединительному трубопроводу 7 поступает под полушарие корпуса 1 по другую сторону трехканальной мембраны управления 5, далее через открытое отверстие под выпускным клапаном 11 выходит в отводящий патрубок 9 и далее через кран 30 к потребителю.
Когда внутримембранная мерная полость 32 мерника 2 заполнится - мерительная мембрана 6, выпрямившись, нажмет на толкатель 16, пересиливая упругость мембраны 15 толкателя, а толкатель 16 через кулисообразное соединительное звено 17 передвинет на единицу объема счетный механизм 4. После чего давление во внутримембранной полости 32 мерника 2 начинает возрастать, так как вода или газ перестает течь по соединительному трубопроводу 7, а по отводящему каналу 23 трехканальной мембраны управления 5, из подводящего канала 22, через сквозное отверстие 25, подклапанную полость 26 и отводящий канал 23 продолжает поступать в полость левого полушария узла управления 1.
Возрастающая сила давления жидкости или газа в полости левого полушария, преобладая над силой упругости трехканальной мембраны управления 5, перемещает ее в обратную сторону, вытесняя жидкость или газ из полости правого полушария (благодаря чему поток жидкости или газа к потребителю не перерывается). После перехода середины внутреннего пространства узла управления 1 трехканальная мембрана управления 5 начинает далее перемещаться под действием собственной силы упругости предварительного сжатия, при этом через посредство соединительной мембраны 13, свободный ход которой исчерпался, открываются левые клапаны: выпускной 11 и перепускной 12, которые были закрыты, а закрывается путем прижатия обратной стороной трехканальной мембраны управления 5, правые клапаны - выпускной 11 и перепускной 12, которые были открыты. Цикл окончился, и мерильная мембрана 6 в мернике 2 пошла в обратном направлении от прибывающего потока измеряемой среды аналогично вышеописанному процессу.
Клапаны выпускной 11 и перепускной 12 после освобождения их начавшей перемещение за пределы среднего положения трехканальной мембраной управления 5 остаются в прижатом положении давлением жидкости или газа по принципу прилипания подводной лодки к мягкому морскому дну, когда давление «над» превышает давление «под», благодаря большой площади клапанов, воспринимающей давление со стороны полости соответствующего полушария, и малой площади клапанов, воспринимающей давление со стороны отверстий, при их закрытом положении или же для большей надежности можно устанавливать пружины под ограничители хода клапанов 14 (на чертеже условно не показано).
Чтобы в начальный момент освобождения клапаны выпускной 11 и перепускной 12 не подрывались трехканальной мембраной управления 5 из-за возможного возникновения вакуума в соединительной мембране 13 в ее части между перепускным клапаном 11 и выпускным клапаном 12 - эта часть внутримембранного пространства всегда должна сообщаться с надмембранным пространством за счет перфорации (перфорационные отверстия на чертеже показаны, но не обозначены).
Цель изобретения - повышение точности измерения расходов жидкостных и газовых слабых потоков при малых дозах потребления, упрощение механизма управления счетным процессом, уменьшение трудозатрат на ремонты прибора, увеличение срока службы в агрессивных и абразивных средах.
Объемный расходомер содержит корпус узла управления, состоящий из двух полушарий, корпус мерника в виде полого сосуда, панель крепления, счетный механизм, трехканальную мембрану управления, мембрану мерительную в виде сильфонообразного чувствительного элемента, соединительные трубопроводы, подводящий патрубок, отводящий патрубок, крепежные болты, клапан выпускной, клапан перепускной, мембрану соединительную, мембрану толкателя, толкатель, кулисообразное соединительное звено.
Основным преимуществом данного изобретения является трехканальная мембрана управления, благодаря которой улучшено качество устройства и увеличен срок его службы.