СТРУЙНЫЙ РАСХОДОМЕТР ГАЗА С БАЙПАСНЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения расхода газа в бытовых и производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета.
3
Известно устройство для измерения расхода газа, раскрытое в патенте РФ №2476829, опубликованном 27.02.2013, содержащее струйный генератор с пневмоэлектропреобразователем и электронный блок с отчетным устройством. Недостатком известного устройства является большая потеря давления газа на струйном генераторе. Указанный недостаток ограничивает применение устройства в счетчиках газа с диапазоном измерения до 1,5-1,6 м/час, при этом потеря давления на струйном генераторе счетчика равняется 1,3-1,6 кПа при давлении газа принятого в сетях комунально-бытового газоснабжения не более 5 кПа.
В уровне техники раскрыто устройство для измерения расхода газа (патент РФ №2492426, опубликованный 10.09.2013), в котором содержится струйный генератор с улучшенными линейностью и конструкцией. Однако, известное устройство характеризуется большой потерей давления на струйном генераторе, что является существенным недостатком.
Известен счетчик-расходомер по патенту РФ №2396517, опубликованному 10.08.2010. В данном устройстве помимо прохождения газа через струйный генератор, для измерения расхода, принят параллельный, байпасный измерительный канал с калиброванным сужающим устройством. Это позволяет значительно уменьшить потерю давления при измерении расхода, но сильно усложняет и удорожает конструкцию из-за применения дифференциального манометра.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемой полезной модели является патент РФ №2396516, опубликованный 10.08.2010. Раскрытый в прототипе расходомер газа содержит струйный частотный датчик расхода в основном канале, выполненный в виде струйного генератора с соплом, пневмоэлектропреобразователь, подключенный к вычислителю, байпас с устройством для создания перепада давления в виде сотового набора ячеек-струйных сопел и байпасным клапаном, открывающим и закрывающим байпас.
Недостатками известного устройства являются сложность и громоздкость конструкции за счет использования в байпасе сотового набора ячеек-струйных сопел, а также то, что электромагнитный клапан имеет однонаправленное действие и может обеспечить два устойчивых состояния «Открыто» - «Закрыто» только удержанием во включенном состоянии и, как следствие, потреблением значительного количества энергии.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи, заключающейся в создании нового расходомера газа с двумя автоматически переключающимися диапазонами измерения, в котором включение и выключение байпасного канала производится высокоскоростным магнитоэлектрическим клапаном с малым потреблением энергии.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в упрощении конструкции расходомера газа при обеспечении малых потерь давления на любых расходах газа и снижения потребления энергии.
Для решения поставленной задачи и обеспечения технического результата предлагается расходомер газа, содержащий струйный частотный датчик расхода в основном канале, выполненный в виде струйного генератора с соплом, пневмоэлектропреобразователь, подключенный к вычислителю, байпас и байпасный клапан. Байпасный клапан представляет собой магнитоэлектрический клапан, включающий в себя сопряженные неподвижное и подвижное кольца с соплами и магнитоэлектрический привод для поворота подвижного кольца. Привод состоит из закрепленных на подвижном кольце магнитов, размещенных между катушками, управляемыми электрическим сигналом разной полярности.
Вычислитель представляет собой электронный блок с жидкокристаллическим индикатором.
В предлагаемом устройстве сопло, выполненное в неподвижном кольце, и сопло, выполненное в подвижном кольце являются частями калиброванного сужающего сопла магнитоэлектрического клапана. Подвижное кольцо может мгновенно поворачиваться управляющим сигналом от электронного блока на определенный угол, обеспечивая открытие и закрытие сужающих сопел. Поворот и возврат подвижного кольца в исходное положение обеспечивается двумя радиально расположенными и закрепленными на нем редкоземельными магнитами, каждый из которых расположен между двумя миниатюрными управляющими катушками с сердечниками. Такой привод называется магнитоэлектрическим. В отличие от электромагнитного он обеспечивает два устойчивых состояния клапана, управляемого сменой полярности электрического сигнала, поступающего от электронного блока на катушки. Фазировка выводов катушек и расположение полюсов магнитов согласованная. Пара сил, поворачивающих подвижное кольцо клапана, возникает при притяжении магнитов к одной паре катушек и отталкивания от противоположной пары. При обратном движении от другой полярности управляющего сигнала в действие вступает другая пара катушек. Энергия источника электропитания расходуется только в момент переключения клапана. Испытание опытных образцов показало, что время переключения клапана из одного фиксированного положения в другое положение не более 15 мс.
Применение предлагаемого технического решения позволит создать расходомеры газа с малыми потерями давления на любых расходах с питанием от автономного источника малой емкости без его замены в течении 10-12 лет.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг. 1 схематически изображен предлагаемый расходомер газа при закрытом положении магнитоэлектрического клапана.
На Фиг. 2 схематически показан предлагаемый расходомер газа при открытом положении магнитоэлектрического клапана.
Струйный расходомер газа с байпасным магнитоэлектрическим клапаном (переключателем) содержит корпус 1, струйный генератор 2 с рабочим соплом 3, пневмоэлектропреобразователь 4, вычислитель, представляющий собой электронный блок 5 с жидко-кристаллическим индикатором 6, неподвижное кольцо 7 с соплами 8, подвижное кольцо 9 с соплами 10 и закрепленными на нем магнитами 11, управляющие катушки 12 (а, б, в, г), основной канал прохождения газа 13, байпас 14 (байпасный канал) в виде кольцевого канала, концентричного основному каналу.
Устройство работает следующим образом. При отсутствии потребления газа или его малом расходе магниты 11 прижаты к катушкам 12б и 12в, а сопла 8 и 10 перекрыты и газ проходит только через сопло 3 струйного генератора 2. Расходомер работает на первом диапазоне измерения. При увеличении расхода газа и заданном конце первого диапазона измерения электронный блок 5 формирует электрический сигнал определенной полярности, поступающий на управляющие катушки 12. При этом магниты 11 отталкиваются от катушек 12б и 12в, а к катушкам 12а и 12г притягиваются. Возникает пара сил, поворачивающих подвижное байпасное кольцо 9 в фиксированное положение второго диапазона измерения. Сопла 8 и 10 совмещаются, байпасный магнитоэлектрический клапан открывается. При этом прохождение газа происходит через струйный генератор 2 и параллельно через открытые сопла 8 и 10 по байпасу 14. Расходомер переходит на второй диапазон измерения расхода газа. Так как на втором диапазоне газ проходит по основному каналу 13 и байпасу 14, сопротивление потоку и потеря давления газа на расходомере резко уменьшаются. При переходе на второй диапазон электронный блок 5 делает соответствующую коррекцию коэффициента счета.
При уменьшении расхода газа расходомер автоматически по сигналу электронного блока переходит на первый диапазон измерения при этом все процессы переключения происходят в обратном порядке.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создавать расходомеры газа, как для бытового, так и промышленного применения с малыми потерями давления и малым потреблением электроэнергии.