КАМЕРНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ СЧЕТЧИК С КАЧАЮЩИМИСЯ ЛОПАСТЯМИ
CHAMBER VOLUME COUNTER WITH ROCKING BLADES

I Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения объема и объемного расхода жидких сред.
II Уровень техники
Аналоги изобретения
1. Камерные подвижные счетчики (Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989, с.259-261, 273-276).
Во всех рассмотренных устройствах счетчиков движение разделительного элемента задается той или иной формой некоего направляющего элемента: в кольцевых счетчиках это специальные кольцевые проточки, в шиберном счетчике специальная форма внутренней поверхности корпуса, в лопастном счетчике управление движением лопастей осуществляется за счет кулачка. Недостатком аналога является то, что во всех рассмотренных устройствах счетчиков имеется контакт разделительного элемента с направляющим элементом, и причем во всех этих случаях контакт осуществляется в высшей кинематической паре, то есть по линии или в точке. Данное обстоятельство приводит к тому, что возникают дополнительные силы трения в указанной высшей кинематической паре, вслед за ними возникают дополнительные силы трения в прочих кинематических парах механизма, происходит износ рабочих поверхностей счетчика и ухудшение его метрологических свойств.
III Раскрытие изобретения
Для исключения дополнительных сил трения разделительного элемента с направляющим элементом, уменьшения износов рабочих поверхностей счетчика и улучшения метрологических характеристик предлагается камерный объемный счетчик с качающимися лопастями (см. фиг.1), состоящий из входного (1) и выходного (2) коллекторов, корпуса (3), ротора (4), имеющего возможность вращаться вокруг оси в точке O, и лопастей (5), шарнирно закрепленных на роторе в точках A, A′, A′′. Также имеются тяги (6), соединяющие одну из точек (B, B′, B′′) каждой лопасти (5) с точкой C. Положения точек О и C неизменно и они не совпадают.
Кинематически механизм движения лопастей в данном случае представляет собой обычный шарнирный четырехзвенный механизм, или двухкривошипный механизм (см. фиг.2). Механизм состоит из ведущего кривошипа (7), шатуна (8), ведомого кривошипа (9) и стоек (10). Шатун (8) устроен таким образом, что с ним жестко скреплена лопасть BE. Кинематический анализ показывает, что при вращении ведущего кривошипа (7) крайняя точка лопасти - точка E - описывает шатунную кривую a. Форма этой кривой такова, что ее точки имеют существенно разное удаление от центра вращения кривошипа (7) O.
Именно это свойство шатунной кривой положено в основу представленного изобретения. А именно, на фиг.1 на характерные точки наложена структурная схема механизма, приведенного на фиг.2. При вращении ротора (4) вокруг оси O концы лопастей описывают шатунную кривую а. Рабочая поверхность корпуса (3), внутри которой установлен ротор (4) с лопастями (5), должна совпадать с шатунной кривой a, которую очерчивают при движении концы лопастей E.
В отличие от существующих на сегодняшний день аналогов [1] в представленном изобретении движение разделительных элементов, обеспечивающее отсечение объема жидкой среды, задается не с помощью высших, а с помощью низших кинематических пар, а именно - шарниров (ABC, A′B′C, A′′B′′B). Таким образом, в данном случае исключается контакт между лопастями (5) и корпусом (3) - при правильном изготовлении всегда есть некий минимальный сборочный зазор. Следовательно, износа основных рабочих поверхностей камерного объемного счетчика с качающимися лопастями - тех поверхностей, которые задают геометрические параметры отсекаемого объема жидкой среды - не происходит. Кроме того, за счет малого диаметра шарниров рычагов 7, 8, 9 (фиг.2) обеспечивается минимальная величина приведенного момента трения ротора (4) при его вращении, что приводит к существенному улучшению метрологических характеристик представленного изобретения.
Представленная конструкция реверсивна - допускает подачу потока жидкой среды в любом направлении.
При реализации предлагаемого изобретения возможно получение следующих технических результатов:
- отсутствие трения разделительного элемента по формообразующей поверхности корпуса или иного элемента;
- отсутствие трения разделительного элемента по формообразующей поверхности корпуса, как следствие этого - меньший перепад на разделительном элементе и меньшие утечки при измерении - повышает точность измерения объема и объемного расхода жидких сред;
- полное отсутствие износа формообразующих поверхностей корпуса и лопастей;
- наличие механических примесей в жидкой среде не критично.
VI Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана кинематическая схема камерного объемного счетчика с качающимися лопастями:
1 - входной коллектор;
2 - выходной коллектор;
3 - корпус камерного объемного счетчика с качающимися лопастями;
4 - ротор;
5 - лопасти;
6 - тяги;
точки A, A′, A′′ - точки крепления лопастей (5) к ротору (4);
точки B, B′, B′′ - точки крепления тяг (6) к лопастям (5);
точка O - ось вращения ротора (4);
точка C - точка крепления тяг (6);
a - шатунная кривая, полученная в результате вращения ротора (4) вокруг своей оси (точки O).
На фиг.2 показана кинематическая схема механизма привода лопасти при работе камерного объемного счетчика с качающимися лопастями:
7 - ведущий кривошип;
8 - шатун;
9 - ведомый кривошип;
10 - стойки (неподвижная часть);
E - крайняя точка лопасти, полученная при вращении ведущего кривошипа (1);
BE - лопасть;
точка A - точка крепления лопастей к ротору;
точка B - точка крепления тяг к лопастям;
точка O - ось вращения ротора (4);
точка C - точка крепления тяг (6);
a - шатунная кривая, полученная в результате вращения ротора (4) вокруг своей оси (точки O).
V Осуществление изобретения
При изложении раздела III (Раскрытие изобретения) подробно описана конструкция и принцип действия камерного объемного счетчика с качающимися лопастями.