Счетчик массового расхода и массы вязких жидкостей с автономным источником питания

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерений массового расхода и массы вязких жидких сред.
Известен счетчик количества жидкости, описанный в патенте РФ №2610546 по кл. G01F 3/28, з. 21.12.2015 г., оп. 13.02.2017 г.
Известный счетчик состоит из корпуса, измерительного блока, входного и выходного коллекторов, при этом корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода вязкой жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, а на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока, к корпусу через фланец прикреплена крышка с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплен груз, при этом измерительный блок снабжен, по меньшей мере, одним постоянным магнитом, на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления, по меньшей мере, одного электромагнитного датчика, ручек и уровня, причем отверстие для крепления электромагнитного датчика выполнено таким образом, что его центр совпадает с траекторией движения постоянного магнита, при этом электромагнитный датчик связан с вычислителем. При этом он содержит устройство электрического обогрева, состоящее из закрепленного на внешней поверхности корпуса электрического греющего кабеля, размещенного в теплоизолирующем кожухе с теплоизолирующей крышкой, в котором закреплена взрывозащищенная клеммная коробка для подвода питания к этому кабелю, пространство между кабелем, крышкой и кожухом заполнено теплоизоляционнным объемным наполнителем, постоянный магнит в измерительном блоке установлен на нижней плоскости посредине между призматическими ковшами, электромагнитный датчик содержит дополнительно помещенную во взрывобезопасный корпус плату электронного корректора, представляющего собой программируемое устройство, а выходной коллектор выполнен в виде прямолинейного участка трубы.
Недостатком известного счетчика является то, что в нем отсутствует возможность автономной работы счетчика от внутреннего заменяемого источника питания.
Задачей является обеспечение возможности автономной работы счетчика от внутреннего заменяемого источника питания.
Поставленная задача решается тем, что в счетчике массового расхода и массы вязких жидкостей для обеспечения автономного питания счетчика используется внутренний заменяемый источник питания, представляющий собой заменяемый гальванический элемент питания (литий-тионилхлоридная батарея).
Введение в счетчик функции автономной работы от встроенного заменяемого источника питания позволит использовать счетчики в труднодоступных местах, где отсутствует возможность прокладки кабеля для организации питания счетчика массового расхода и массы вязких жидкостей.
Технический результат - обеспечение возможности автономной работы счетчика.
Заявляемый счетчик обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как наличие внутреннего заменяемого источника питания, обеспечивающего автономную работу счетчика.
Данное отличие обеспечивают достижение заданного результата. Заявляемый счетчик может найти широкое применение в области измерительной техники и может быть использован для измерения массового расхода вязких жидкостей в местах, где невозможна прокладка кабелей питания и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
В общем виде заявленная модель представляет собой счетчик массового расхода и массы вязких жидкостей с автономным источником питания, состоящий из корпуса, измерительного блока, входного и выходного коллекторов, при этом корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода вязкой жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, а на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока, к корпусу через фланец прикреплена крышка измерительного блока с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплен груз, при этом измерительный блок снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом и расположен в цилиндрическом корпусе, а на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления электромагнитного датчика, ручек и уровня, причем отверстие для крепления электромагнитного датчика выполнено таким образом, что его центр совпадает с траекторией движения постоянного магнита измерительного блока, а электромагнитный датчик связан с вычислителем, отличающийся тем, что для организации питания счетчика к цилиндрическому корпусу, в котором расположен измерительный блок, с внешней стороны прикреплен батарейный отсек, с установленным, внутри него заменяемым источником питания в виде литий-тионилхлоридной батареи.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены на:
- фиг. 1 - вид счетчика в разрезе спереди;
- фиг. 2 - вид счетчика в разрезе сбоку;
- фиг. 3 - электронный блок, место установки внутреннего заменяемого источника питания.
Заявляемый счетчик конструктивно выполнен следующим образом.
Счетчик содержит следующие основные узлы: корпус 1, размещенный в нем измерительный блок 2, на корпусе - входной коллектор 3, выходной коллектор 4. При этом корпус 1 представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке 5 которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия 6 и 7 для входа/выхода измеряемой среды - жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов 3 и 4 соответственно. На входном отверстии 6 установлено устройство 8 моделирования формы потока жидкости для достижения статического режима налива смеси. К корпусу 1 через фланец 9 при помощи кольца 10 прикреплена крышка 11 измерительного блока 2. Для придания герметичности соединения используется прокладка (на чертеже не показана), например, из резины. Измерительный блок 2 является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей 12, 13 треугольного сечения и боковых пластин 14, к которым крепится груз 15, причем на нижней плоскости посередине двух измерительных призматических ковшей 12, 13 установлен постоянный магнит 16. Отверстие для крепления электромагнитного датчика 17 выполнено таким образом, что его ось скрещивается в непосредственной близости с траекторией движения постоянного магнита 16 измерительного блока 2.
Для обеспечения автономного питания корпус электронного блока соединен с внешней стороны с батарейным отсеком, внутри которого установлен заменяемый источником питания 19 (литий-тионилхлоридная батарея).
Выбор в качестве заменяемого источника питания литий-тионилхлоридной (LiSOCl2) батареи связан с тем, что она является оптимальным источником питания для устройств с небольшим токопотреблением, но с продолжительным сроком автономной работы. Такой источник питания обычно имеет небольшой максимальный ток разряда (порядка 0.02С), при этом, отличаются крайне малым значением саморазряда (менее 1-2% в год) и большими значениями удельной энергоемкости.
Преимущества заменяемого источника питания LiSOCl2.
Литий-тионилхлоридные (LiSOCl2) батареи имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами элементов питания:
Высокая энергоемкость - до 35 Ач у максимальных типоразмеров.
Малый саморазряд при длительном сроке службы - до 10 лет (менее 1% от номинальной емкости в течение одного года хранения при комнатной температуре +25°С).
Долгий срок хранения - более 10 лет (у некоторых производителей).
Высокое и стабильное напряжение 3.6 В, позволяющее напрямую, либо с использованием регуляторов напряжения, питать различные устройства с номинальным напряжением 3.3 В и ниже.
Широкий диапазон рабочих температур - от -60 до +85°С. Некоторые модели могут работать при температуре до +150°С.
Высокая нагрузочная способность при импульсной нагрузке вследствие малого внутреннего сопротивления.
Защита от перегрузки и короткого замыкания с помощью встроенного позистора (РТС).
Герметичное исполнение и негорючий электролит, как следствие - возможность применения в пожароопасных и взрывоопасных средах.
Возможность перевозки любым видом транспорта.
Не требуют обслуживания в процессе эксплуатации. Заявляемый счетчик работает следующим образом.
Принцип действия счетчика основан на поочередном заполнении жидкостью одного из двух призматических ковшей 12, 13, находящихся в измерительном блоке 2 с грузовым уравновешиванием и последующим их опрокидыванием в момент достижения в них определенной массы жидкости. Время заполнения измерительных ковшей 12, 13 определяет массовый расход протекающей жидкости.
Для ввода рабочей среды - вязкой жидкости предназначен входной коллектор 3 и устройство 8 моделирования формы потока жидкости. Для вывода рабочей среды из корпуса 1 предназначен выходной коллектор 4, форма которого, выполненная в виде прямолинейного участка трубы, обеспечивает беспрепятственный способ слива жидкости, что значительно снижает требования к величине избыточного давления внутри корпуса.
Измеряемая среда - вязкая жидкость - подается во входной коллектор 3, затем через устройство 8 моделирования формы потока в измерительный блок 2 для заполнения одного ковша 12 до величины (в единицах массы), приводящей к изменению условия устойчивого равновесия, обусловленного положением центра масс ковшей 12, 13. Изменение условия устойчивого равновесия приводит к повороту ковша 12 и сливу жидкости из него в корпус 1. Затем этот процесс повторяется на втором ковше 13 измерительного блока 2. Одновременно в выходной коллектор 4 вытесняется жидкость, находящаяся в нижней части корпуса 1.
При прохождении постоянным магнитом 16 оси электромагнитного датчика 17 последним формируется электрический импульс, фиксируемый электронным корректором 18, и начинается отсчет времени налива, который останавливается после повторного прохождения магнитом 16 оси электромагнитного датчика 17 после заполнения ковша 13.
Электрический сигнал электронного корректора 18 поступает в интерфейсный блок, где посредством модуля интерфейса RS-485 преобразуется в цифровой.
Использование заявленного устройства позволяет проводить всю необходимую работу в случае внештатных ситуаций, связанных с отключением электричества или отсутствием его в трудно доступной местности, а также обеспечивает бесперебойную работу длительное время.