КАМЕРНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ СЧЕТЧИК ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и учета объема и объемного расхода жидкостей, в том числе и высоковязких.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по а.с. СССР N 1203368, сущностью которого является лопастной датчик объемного расхода жидкости, содержащий статор, соосный с ним ротор с пазами, в которых установлены подпружиненные лопатки, и расположенную между статором и ротором рабочую камеру постоянного сечения и подпружиненный сухарь, причем, с целью повышения точности измерения расхода, в него введены две отжимные пластины, в теле ротора выполнена кольцевая проточка криволинейного профиля так, что лопатки перекрывают ее поперечное сечение, две отжимные пружины расположены с двух сторон рабочей камеры в статоре, причем рабочая часть сухаря выполнена по профилю рабочей камеры ротора и герметично прижата к ней.
Недостатками известного изобретения являются быстрый износ кромок лопастей и внутренней поверхности корпуса из-за действующих при работе существенных нагрузок от нормальных контактных сил, обусловленных жесткостью пружин, а также технологическая трудоемкость изготовления ротора с подпружиненными лопастями.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено техническое решение - кулисный механизм роторного лопастного насоса с кардиоидной камерой (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие. В 7 томах. Том VI: Электрические механизмы. Том VII: Гидравлические и пневматические механизмы. - 2-е изд., переработанное. М.: Наука, 1981. С. 417), состоящий из корпуса с впускной и выпускной магистралью, с камерой, форма которой выполнена по кардиоиде, установленного в корпусе круглого ротора с диаметральной прорезью, в которой скользит цельная лопасть, причем концы лопасти при движении постоянно соприкасаются с ответной поверхностью корпуса.
В известном техническом решении используется камера, форма которой выполнена по кардиоиде, являющейся частным случаем улитки Паскаля. Известную форму камеры возможно применить в заявленном техническом решении, при этом указанная конструкция не может быть использована непосредственно в заявленном устройстве измерения объема и объемного расхода в силу того, что оно предназначено для решения другой задачи, а именно - для принудительного перекачивания жидкости.
Известен лопастной счетчик немецкой компании Alfons Haar (eos-m.ru/airport/Alfons_Haar.html), работающий по принципу вытеснения жидкости. Счетчик состоит из корпуса, ротора, эксцентрично расположенного в камере корпуса, и лопастей, установленных в роторе диаметрально посредством штанг-толкателей. Форма камеры корпуса образована дугами двух концентрических окружностей разного радиуса, соединенных полигональными кривыми. Разница давления продукта на входе и выходе счетчика, возникающая за счет эксцентрического расположения ротора, создает крутящий момент на роторе счетчика. Ротор приходит в движение. За один оборот ротора счетчика происходит замер четырех одинаковых объемов, заключенных между лопастями ротора и стенками корпуса счетчика. Количество оборотов ротора является исходными данными для измерения прошедшего объема.
Недостатками лопастного счетчика компании Alfons Haar являются конструктивная сложность и, соответственно, высокая стоимость его изготовления, а также большая трудоемкость его ремонта.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и назначению является изобретение по а.с. СССР N 1359678, выбранное заявителем в качестве прототипа.
Сущностью этого изобретения является счетчик жидкости со скользящими лопастями, содержащий корпус с камерой, ротор с пластинчатыми лопастями, выполненными с возможностью перемещения вдоль радиуса ротора и скольжения по стенке камеры, боковая поверхность которой образована дугами двух концентрических окружностей разного радиуса, сопряженных отрезками плавной кривой, причем, с целью повышения пропускной способности счетчика, сопряжение дуг окружностей выполнено в соответствии со специальным уравнением.
Недостатками данного известного изобретения являются конструктивная сложность и, соответственно, высокая стоимость его изготовления, а также большая трудоемкость его ремонта.
Задачей заявляемого технического решения является создание более простого в изготовлении и при ремонте камерного объемного счетчика жидкости без потери его метрологических характеристик при работе по назначению.
Поставленная задача решается тем, что в камерном объемном счетчике жидкости, содержащем корпус с камерой, в которой установлен ротор с пластинчатой лопастью, боковая рабочая поверхность камеры выполняется в форме улитки Паскаля, а в качестве разделяющей лопасти используется один цельный шибер, установленный в сквозной диаметральной прорези ротора. Концы шибера постоянно имеют зоны соприкосновения с внутренней боковой поверхностью камеры и скользят по ней при работе счетчика.
Форма камеры, выполненной по улитке Паскаля, образуется расчетным путем по следующим уравнениям (фиг. 3):
в полярных координатах:
a
2
R=b+⋅cos (ϕ);
в декартовых координатах:
a
X=⋅cos(ϕ)+b⋅cos(ϕ);
Y=a⋅cos(ϕ)⋅sin(ϕ)+b⋅sin(ϕ),
а
где R - радиус-вектор точек кривой, X, Y - координаты точек кривой, ϕ - полярный угол радиус-вектора,  - диаметр исходной окружности, 2b - длина хорды (секущей), проходящей через начало координат.
Опоры оси ротора представляют собой подшипники. Для повышения ресурса они могут представлять собой подшипники скольжения из твердых сплавов.
На роторе, например на его оси, закрепляется, по меньшей мере, один магнит, влияющий на датчик импульсов, который в свою очередь посылает сигналы на счетное вычислительное устройство. Само счетное вычислительное устройство может исполняться как отдельным, так и установленным непосредственно на корпусе модулем с кнопками и экраном для ввода-вывода данных.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами
Фиг. 1 - продольный разрез камерного объемного счетчика жидкости.
Фиг. 2 - поперечный разрез камерного объемного счетчика.
Фиг. 3 - графическое отображение построения внутренней поверхности камеры корпуса по форме улитки Паскаля.
Камерный объемный счетчик жидкости состоит из следующих конструктивных элементов: корпуса 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами и с камерой 4 в форме улитки Паскаля, эксцентрично установленного в камере 4 ротора 5. Ротор 5 имеет диаметральную сквозную прорезь 6, в которой установлен с возможностью продольного перемещения шибер 7.
Ротор 5 установлен в корпусе 1 на подшипниках 8, например, на подшипниках скольжения из твердых сплавов с возможностью свободного вращения.
На роторе 5, например, на его оси, закреплен, по меньшей мере, один магнит 9, воздействующий на датчик импульсов 10, сигналы которого передаются на счетное вычислительное устройство 11. При этом оно (счетное устройство) может исполняться как отдельным, так и установленным, как показано на фигуре 2, непосредственно на корпусе.
Камерный объемный счетчик жидкости работает следующим образом. Измеряемая жидкость поступает в камеру 4 через впускной канал 2. Под действием перепада давления, создаваемого потоком проходящей жидкости, на роторе 5 с шибером 7 возникает крутящий момент. Вследствие этого ротор 5 поворачивается вокруг своей оси. Шибер 7 одновременно совершает вращение вокруг оси ротора 5 и возвратно-поступательное движение по его сквозной диаметральной прорези 6. При вращении шибера 7 его кромки скользят по профилю поверхности камеры 4. В результате за каждый оборот ротора 5 шибер 7 отсекает нормированный объем жидкости и вытесняет его в трубопровод через выпускной канал 3. Преобразование числа оборотов ротора в электрические импульсы осуществляется с помощью магнитоуправляемого датчика импульсов 10.
-6
-2
2
3
Согласно предварительным испытаниям, камерный объемный счетчик жидкости сохраняет свою работоспособность в пределах допускаемой основной относительной погрешности ±1% при измерении объема и объемного расхода жидкостей с кинематической вязкостью - от 1⋅10 до 1⋅10 м/с, с плотностью - от 100 до 10000 кг/м и с объемной долей свободного газа в составе измеряемой среды - не более 50%.