УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПОТОКА
FLOW SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для расходомерных установок.
Известно устройство переключения потока в составе расходомерной установки (см. статью Каргопольцева В.П., Косолапова А.В. "Автоматизированные поверочные установки: какими они должны быть» в сборнике «Коммерческий учет энергоносителей», Материалы 20-й Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 2004 г., с. 295-304). Это устройство обеспечивает возможность направить поток рабочей жидкости в начале интервала измерения в мерный бак (или в резервуар весового устройства), а по окончании интервала измерения - в сливной бак.
Важной характеристикой устройства переключения потока, которая влияет на точность расходомерной установки в целом, является разность At интервалов срабатывания устройства при направлении потока жидкости в мерный бак и наоборот. Чем меньше At, тем выше точность установки.
Известно устройство переключения потока (см. патент РФ №2031295 «Роторный многовходовый переключатель потоков», МПК F16K 11/16, G05D 7/06, авторы Дутов А.В. и Чернаков В.З., опубл. 20.03.1995), содержащее корпус цилиндрической формы. Внутри корпуса установлен ротор в виде П-образного патрубка с коммутирующими отверстиями, соединенного концами соответственно с центральным каналом подачи (жидкости) и опорой - "башмаком". Башмак установлен с возможностью скольжения но нижнему основанию корпуса. На втором основании корпуса установлена приводная ось соосно центральному каналу подачи и одному из концов патрубка. Второй конец патрубка расположен соосно отверстию в башмаке и одному из периферийных каналов. Поверхность концов патрубка выполнена сферической формы. В основании корпуса напротив центрального подводящего канала и в башмаке, напротив соединенного с ним конца патрубка, поверхности выполнены вогнуто - сферическими. Приводная ось с помощью поводка шарнирно связана с патрубком, нагруженным в сторону основания корпуса с каналами пружиной.
Переключение потока воды из центрального подводящего канала в один из периферийных каналов обеспечивается поворотом приводной оси.
Недостатком устройства являются большие габариты и отсутствие технических средств (например, электрических контактов) для фиксации моментов начала и окончания подачи воды по одному из периферийных каналов.
Патент РФ №2031295 является аналогом по отношению к заявляемому устройству. Известно устройство переключения потока (см. паспорт устройства «Распределитель течек воды», производитель ООО «Тензотехсервис», Россия, 2008 г.), которое содержит гидроцилиндр, корпус с одним входным патрубком и двумя выходными патрубками. В каждом выходном патрубке установлен затвор, оси затворов через систему рычагов соединены со штоком гидроцилиндра так, что при открывании одного затвора второй затвор закрывается.
При включении пневмоцилиндра его шток выдвигается и давит на рычаги, в результате чего затвор на первом выходном патрубке открывается, а затвор на другом патрубке закрывается. Вода направляется через первый патрубок.
При выключении пневмоцилиндра его шток втягивается. В результате затвор на первом выходном патрубке закрывается, а затвор на другом патрубке открывается. Вода направляется через второй патрубок.
Недостатком этого устройства являются большие габариты и отсутствие технических средств (например, электрических контактов) для фиксации моментов начала и окончания подачи воды по одному из патрубков, и возможно протекание воды через закрытый затвор.
Данное устройство является аналогом по отношению к заявляемому устройству.
Известно устройство переключения потока - перекидное устройство (производитель ООО "НПП Белэнергокип", Белоруссия, см. сайт www.belenergokip.by/object-342-786.html), содержащий два пневмоцилиндра и установленный на поворотном оси сдвоенный лоток, открытый сверху и снизу и разделенный посередине перегородкой па два рукава. На корпусе лотка закреплена лопатка, а на неподвижной части (каркасе) перекидного устройства - две оптронные пары. По сигналам от пульта управления синхронно срабатывают два пневмоцилиндра, и лоток отклоняется влево или вправо от положения равновесия.
Жидкость подают в лоток сверху, при этом на выходе из подающей трубы с помощью специальной насадки (сопла) формируют плоскую струю. При отклонении лотка его перегородка быстро пересекает струю, направляя поток воды по первому или второму рукаву.
Лопатка, закрепленная на лотке, пересекает световые потоки в расположенных вдоль пути ее перемещения оптронного парах, которые и производят сигналы «старт», «стоп», поступающие на пульт управления перекидного устройства.
Данное устройство переключения потока является аналогом по отношению к заявляемому устройству.
Недостатком устройства-аналога является избыточный аппаратурный объем и большое время переключения, обусловленное, во-первых, значительной массой лотка и силой потока воды, которая прикладывается к перегородке, и во-вторых, неодинаковой скоростью срабатывания двух пневмоцилиндров.
Известно устройство переключения потока (см. В.Г. Цейтлин, Расходоизмерительная техника, Изд-во стандартов, М., 1977, с.51-55), содержащее пневмоцилиндр с его пневмораспределителем и короб с двумя рукавами, подвешенный на несущей оси. Внутри короба по линии соединения рукавов установлена перегородка, делящая верхнюю часть короба на две камеры. На оси закреплен рычаг, конец которого соединен со штоком гидроцилиндра. Корпус пневмоцилиндра и его пневмораспределитель закреплены на каркасе устройства переключения потока. Воду в короб подают сверху, при этом поток предварительно формируют в виде плоской струи, параллельной перегородке. При включении пневмоцилиндра (с помощью пневмораспределителя) его шток выдвигается, нажимает на рычаг и вращает короб вокруг оси. При этом перегородка перерезает поток жидкости и направляет его в левый рукав (в мерный бак или в весовой резервуар). При выключении пневмоцилиндра его шток втягивается, поворачивая короб в другом направлении и направляя поток воды в сливной бак.
На рукавах короба закреплены электроконтакты, которые при повороте короба замыкаются и размыкаются и подают импульсы на начало и конец отсчета времени налива жидкости в мерный бак или в весовой резервуар.
Недостатком указанного устройства является низкая скорость переключения, обусловленная значительной массой короба перекидного устройства и силой потока воды, которая прикладывается к перегородке, а также принципиально неодинаковое время переключения в ту и другую сторону. Это обусловлено тем, что корпус пневмоцилиндра имеет различные внутренние объемы справа и слева от поршня, так как собственно шток занимает часть внутреннего объема корпуса.
Указанное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для переключения, в котором новая совокупность элементов и связи между ними позволили бы обеспечить повышение скорости срабатывания и одинаковое время переключения потока воды.
Эта задача решается тем, что в устройстве переключения потока, содержащем пневмоцилиндр с его пневмораспределителем, короб с двумя рукавами, перегородку внутри короба и ось, на которой закреплен рычаг, пневмоцилиндр выполнен с двумя штоками, корпус пневмоцилиндра закреплен на коробе, перегородка неподвижно закреплена на оси. Ось проходит через стенки короба по линии раздела рукавов с возможностью поворота, первый шток пневмоцилиндра через систему рычагов соединен с осью, на коробе соосно со вторым штоком пневмоцилиндра установлена оптопара для подачи сигнала на начало и окончание отсчета времени налива жидкости в мерный бак или в весовой резервуар.
Согласно изобретению, в качестве силового элемента применен пневмоцилиндр с двумя штоками, конструкция которого обеспечивает равенство объемов справа и слева от поршня и соответственно равенство интервалов времени хода в двух направлениях. Поток воды переключается поворотом перегородки (а не короба, как в прототипе). Масса перегородки на порядок меньше массы короба, что обеспечивает более высокую скорость переключения при использовании пневмоцилиндра с таким же усилием, как в техническом решении, указанном в качестве прототипа.
На фигуре показан общий вид устройства переключения потока.
Устройство состоит из короба 1, пневмоцилиндра 2 и пневмораспределителя 3. Ось 4 через систему рычагов 5 соединена с первым штоком 6 пневмоцилиндра 2. Перегородка 7 расположена внутри короба 1 и закреплена на оси 4. Оптопара 8 установлена соосно второму штоку 9 пневмоцилиндра 2. Поток воды в виде плоской струи, параллельной перегородке 7, подается в короб 1 сверху в направлении на ось 4 и течет вниз через левый или через правый рукав.
Устройство переключения потока работает следующим образом.
В положении, показанном на фиг., перегородка 7 отклонена вправо и вода течет в левый рукав. При этом второй шток 9 выдвинут и перекрывает путь светового луча в оптопаре 8. Когда от блока управления (на фиг. не показан) на пневмораспределитель 3 подается сигнал о начале подачи воды в правый рукав, шток 6 выдвигается, поворачивая ось 4 через систему рычагов 5. Перегородка 7 отклоняется влево, направляя поток воды в правый рукав. Второй шток 9 втягивается в пневмоцилиндр и освобождает путь прохождения светового луча в оптопаре 8. Оптопара 8 установлена на таком расстоянии от корпуса пневмоцилиндра 2, что открывание (закрывание) светового луча в оптопаре 8 происходит в момент, когда верхний край перегородки 7 занимает вертикальное положение. Выходной сигнал оптопары 8 позволяет вести измерения времени, в течение которого вода поступает в мерный бак или в весовой резервуар.
Как показали экспериментальные испытания, предложенное устройство имеет повышенное быстродействие и обеспечивает одинаковость времен переключения потока воды.