УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Заявляемое устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкого или газообразного топлива транспортно-технологических средств, в том числе топлива, потребляемого дизельным двигателем, а также для измерения расхода других жидкостей или газов в химической, нефтяной, нефтехимической отраслях промышленности, а также в ядерной энергетике и медицине.
Известен расходомер жидкости или газа, который содержит корпус с входным и выходным патрубками, чувствительный элемент в виде шара, размещенный в кольцевой полости, образованной корпусом и размещенной в нем втулкой, завихритель потока и узел съема сигнала. [RU 92001503, МПК G01F 1/05, 09.10.1992].
Известен шариковый расходомер, который содержит корпус с входным и выходным патрубками. Внутри корпуса расположена втулка с камерой вращения, образованной между поверхностью втулки и поверхностью корпуса, датчик и шарик, расположенный в камере вращения, и струезавихритель. [RU 2422775, МПК G01F 1/06, 02.03.2010].
Известен тахометрический расходомер, который содержит корпус расходомера, внутри которого установлен обтекатель с внутренним каналом, первичный преобразователь, состоящий из струезавихрителя, чувствительного элемента в виде шара, узла съема сигнала, причем в корпусе расходомера выполнен радиальный патрубок для установки первичного преобразователя, а последний выполнен в виде кольцевой камеры с тангенциальными входами, образующими струезавихритель с расположенным в ней шаром. [RU 22236, МПК G01F 1/05, G01F 1/06, G01F 1/10, 10.08.2001].
В качестве прототипа был выбран тахометрический шариковый расходомер, который содержит корпус с тангенциально расположенными входным и выходным патрубками, узел съема сигнала в виде индукционного датчика, закрепленное внутри корпуса средство для закручивания потока измеряемой среды, сообщенное с входным патрубком, расположенные внутри корпуса два ограничительных кольца, закрепленные на расстоянии друг от друга на ступице, расположенной соосно внутри корпуса. Внутренняя поверхность корпуса и ограничительные кольца образуют измерительную камеру. Внутри корпуса между ограничительными кольцами расположен шар, выполненный с возможностью вращения внутри измерительной камеры вокруг центральной оси корпуса [Техническое описание и инструкция по эксплуатации №08905053 ТО, 1975 г.].
Общим недостатком известных устройств является недостаточная точность измерения. При вращении шар из-за трения о корпус и/или ограничительные кольца изнашивается. Истирание шара является причиной его неравномерного вращения с разной угловой скоростью и с нарушением траектории. Это уменьшает точность определения расхода топлива транспортно-технологических средств узлом съема сигнала. Кроме того, размеры измерительной камеры известных расходомеров зависят от внутреннего диаметра корпуса, то есть известные расходомеры имеют фиксированный объем измерительной камеры. Таким образом, необходимость изменения размеров измерительной камеры с целью регулирования максимального расхода измеряемой среды (жидкого или газообразного топлива) требует изготовление различных изделий с разными размерами измерительных камер. Это повышает экономические затраты и усложняет использование известных устройств.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое устройство - расширение арсенала устройств для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств, создание устройства для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств, которое повышает точность измерения расхода жидкого или газообразного топлива.
Технический результат - расширение арсенала устройств для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств при одновременном повышении точности измерения расхода жидкого или газообразного топлива за счет выполнения шара из полиуретана и размещения на внутренней части боковой поверхности корпуса втулки из полиуретана.
Сущность заявляемого устройства заключается в следующем.
Устройство для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств содержит корпус с тангенциально расположенными входным и выходным патрубками, измерительную камеру, ограничительное кольцо с центральным отверстием, узел съема сигнала, закрепленное внутри корпуса средство для закручивания потока измеряемой среды, сообщенное с входным патрубком, расположенный внутри корпуса шар, выполненный с возможностью вращения вокруг центральной оси корпуса внутри измерительной камеры. Узел съема сигнала установлен в корпусе с возможностью взаимодействия с измерительной камерой посредством снятия сигнала. В отличие от прототипа, средство для закручивания потока измеряемой среды разъемно соединено с ограничительным кольцом, внутренняя поверхность корпуса над ограничительным кольцом дополнительно снабжена втулкой, выполненной из полиуретана и прилегающей к внутренней поверхности корпуса без зазоров. Пространство внутри втулки образует измерительную камеру, которая сообщена с отверстием в ограничительном кольце и выходным патрубком. Шар выполнен из полиуретана, содержит равномерно распределенную по всему объему металлическую стружку и расположен внутри измерительной камеры.
Размещение внутри корпуса на внутренней части боковой поверхности втулки позволяет варьировать размер измерительной камеры и материал втулки, то есть материал с которым взаимодействует шар при вращении. Таким образом, заявляемое устройство может быть использовано для разных объемов измерительной камеры путем варьирования внутреннего диаметра втулки.
Верхняя сторона корпуса может быть разъемно соединена с боковой поверхностью корпуса, например с помощью винтового соединения. Это позволяет осуществлять смену втулок с различными размерами внутреннего диаметра, что расширяет диапазон функциональных возможностей заявляемого устройства.
Полиуретан является износостойким материалом и может работать в агрессивных средах. Выполнение пары трения втулки и шара из одного материала полиуретана позволяет уменьшить изнашивание шара и, тем самым повысить точность измерения расхода топлива.
Ограничительное кольцо может быть дополнительно снабжено пазом, предназначенным для изменения сопротивления заявляемого устройства.
Корпус выполнен из коррозионно-стойкого к измеряемой и окружающей среде материала, например, высоколегированной нержавеющей стали.
Твердость полиуретана, из которого выполнены шар и втулка, влияет на срок их службы. Предпочтительно твердость по Шору составляет более 70 по шкале А, наиболее предпочтительное значение твердости по Шору 95-100 по шкале А.
Шар выполнен из полиуретана, содержит равномерно распределенную по всему объему металлическую стружку предпочтительно крупностью 100-200 мкм. Количество металлической стружки внутри шара зависит от его размеров и предпочтительно составляет 20-40% от общего объема шара.
Узел съема сигнала может быть выполнен в виде индукционного датчика или других видов датчиков, предназначенных для регистрации количества вращений шара и/или его положения. Узел съема сигнала установлен в корпусе. Узел съема сигнала может быть установлен в боковой поверхности корпуса или дне корпуса или в верхней части корпуса заявляемого устройства. Предпочтительно узел съема сигнала установлен в боковой поверхности корпуса. Расстояние от концевой части узла съема сигнала до измерительной камеры влияет на точность измерений.
Заявляемое устройство может содержать дополнительный узел съема сигнала в виде оптического датчика.
Входной патрубок или выходной патрубок могут быть жестко или разъемно соединены с корпусом.
Входной патрубок может быть дополнительно снабжен аварийным клапаном с патрубком. Аварийный клапан предназначен в случае возникновения аварийной ситуации для предотвращения поступления потока измеряемой среды внутрь корпуса заявляемого устройства и отвода измеряемой среды по патрубку аварийного клапана. В случае, когда входной патрубок дополнительно снабжен аварийным клапаном с патрубком, входной патрубок крепится к корпусу разъемно.
Средство для закручивания потока измеряемой среды предназначено для тангенциального и затем кольцевого закручивания потока измеряемой среды (жидкого или газообразного топлива) и может быть выполнено в виде шайбы или в виде иной детали цилиндрической формы, вся или часть внешней поверхности которой образует спираль. Средство для закручивания потока измеряемой среды может быть жестко или разъемно, например, посредством штифтового соединения, присоединено к дну корпуса.
Втулка может быть выполнена съемной, в случае, если верхняя сторона корпуса разъемно соединена с боковой поверхностью корпуса. Втулка установлена внутри корпуса и может быть зафиксирована с помощью плотного прилегания к нему или может быть прикреплена к внутренней поверхности корпуса с помощью штифта или с помощью иного средства.
Наличие отличительных существенных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - устройство для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств (вид сверху);
Фиг. 2 - устройство для измерения расхода топлива транспортно-технологических
средств (вид спереди);
Фиг. 3 - сечение Α-A заявляемого устройства;
Фиг. 4 - сечение Б-Б заявляемого устройства.
Устройство для измерения расхода топлива транспортно-технологических средств содержит корпус 1 с тангенциально расположенными входным патрубком 2 и выходным патрубком (не показан на чертежах) соответственно, измерительную камеру (не обозначена на чертежах), ограничительное кольцо 3 с центральным отверстием 4, узел съема сигнала 5, закрепленное внутри корпуса 1 средство для закручивания потока измеряемой среды 6, сообщенное с входным патрубком 2, расположенный внутри корпуса 1 шар (не показан на чертежах), выполненный с возможностью вращения вокруг центральной оси корпуса 1 внутри измерительной камеры.
Корпус 1 представляет собой верхнюю сторону 7, дно 8 и боковую поверхность 9 и выполнен из нержавеющей стали марки 08X18H10. Верхняя сторона 7 и дно 8 разъемно соединены с боковой поверхностью 9 корпуса 1 с помощью винтового соединения 10. Кроме того, верхняя сторона 7 корпуса 1 и дно 8 снабжены уплотнительными кольцами 11, предназначенными для уменьшения вероятности протекания измеряемой среды, при этом сверху и снизу боковая поверхность 8 снабжена пазами 12 для размещения уплотнительных колец 11, уплотняющих соединение боковой поверхности 9 с дном 8 и верхней стороной 7.
Средство для закручивания потока измеряемой среды 6 разъемно соединено с ограничительным кольцом 3. Средство для закручивания потока измеряемой среды 6 выполнено в виде шайбы, верхняя часть внешней поверхности которой образует спираль. Средство для закручивания потока измеряемой среды 6 присоединено к дну корпуса 1 посредством штифтового соединения (не обозначено на чертежах). Ограничительное кольцо 3 снабжено центральным отверстием 4 и пазом 13 и прикреплено к средству для закручивания потока 6 разъемно с помощью винтового соединения 14.
Внутренняя поверхность корпуса 1 над ограничительным кольцом 3 дополнительно снабжена съемной втулкой 15, выполненной из полиуретана и плотно, без зазоров прилегающей к внутренней поверхности корпуса 1. Прилегание втулки 15 к внутренней поверхности корпуса 1 без зазоров препятствует проникновению измеряемой среды между втулкой 15 и корпусом 1, мимо измерительной камеры и обеспечивается за счет минимальной разницы в размерах внешнего диаметра втулки 15 и внутреннего диаметра корпуса 1. При этом втулка 15 опирается на ограничительное кольцо 3.
Пространство внутри втулки 15 образует измерительную камеру, которая сообщена с отверстием 4 в ограничительном кольце 3 и выходным патрубком. Таким образом, измерительная камера образована втулкой 3, ограничительным кольцом 4 и верхней стороной 7.
Узел съема сигнала 5 в виде индукционного датчика. Узел съема сигнала 5 установлен в боковой поверхности 9 с помощью резьбового соединения 16 с возможностью взаимодействия с измерительной камерой посредством снятия сигнала. Концевая часть узла съема сигнала 5 расположена на расстоянии ±0,1-0,5 мм от внутренней поверхности втулки 15.
Оптический датчик установлен в боковой поверхности 9 корпуса 1 с помощью резьбового соединения (не показано на чертежах) с возможностью взаимодействия с измерительной камерой посредством снятия сигнала. Концевая часть оптического датчика расположена на расстоянии ±1-5 мм от внутренней поверхности втулки 15.
Узел съема сигнала 5 и оптический датчик соединены с преобразователем (не показан на чертежах) кабельным соединением (не показано на чертежах).
Шар выполнен из полиуретана, содержит равномерно распределенную по всему объему металлическую стружку (не показана на чертежах) и расположен внутри измерительной камеры.
Твердость по Шору полиуретана, из которого изготовлены шар и втулка составляет 95 по шкале А.
Входной патрубок 2 и выходной патрубок разъемно присоединены к корпусу 1 посредством винтового соединения (не обозначено на чертежах). Входной патрубок 2 дополнительно снабжен аварийным клапаном 17.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Измеряемая среда (жидкое или газообразное топливо) поступает через входной патрубок 2 внутрь корпуса 1, а затем к средству для закручивания потока измеряемой среды 6. Средство для закручивания потока измеряемой среды 6 преобразует линейной движение топлива в тангенциальное, а затем кольцевое. Далее топливо через отверстие 4 в ограничительном кольце 3 и паз 13 поступает в измерительную камеру. В измерительной камере поток топлива вращает шар вокруг центральной оси корпуса 1. Узел съема сигнала 5 и оптический датчик фиксируют количество вращений шара и передают сигнал в преобразователь. Преобразователь преобразует сигнал и выводит значения расхода топлива пользователю.
При возникновении аварийной ситуации, например, при превышении допустимого сопротивления, аварийный клапан 17 перекрывает вход топлива внутрь корпуса 1, и измеряемая среда, не поступая внутрь корпуса 1, поступает в топливную систему (не показана на чертежах) через аварийный клапан 17.