УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПОТРЕБЛЕННОЙ ЖИДКОСТИ

Устройство для измерения количества потребленной жидкости относится к приборостроению, а именно, к устройствам, предназначенным для измерения количества воды и других жидкостей, протекающих в трубопроводах. Предлагаемая полезная модель выполняет функцию счетчика воды (жидкости) или водомера, и может быть использована, например, для определения производительности водопровода и для учета количества воды, подаваемой отдельным потребителям, а также для контроля работы отдельных водопроводных сооружений.
Известно устройство для измерения количества потребленной жидкости, состоящее из трубопровода и блока преобразования кинетической энергии потока, блока согласования, связанного со входом микропроцессора, выход которого подключен к дисплею (см. United States. Patent Application Publica-tion, Pub. No 2011/0203364А1, Pub/Date: Aug. 25, 2011).
Основным недостатками такого устройства являются:
1. Непродолжительный срок службы вследствие наличия подвижных частей.
2. Необходимость периодического обслуживания, заключающегося, в основном, в смазке или замене подшипников.
3. Обнуление показаний устройства при отсутствии расхода жидкости.
4. Невозможность восстановления информации о текущих расходах жидкости, соответствующих заданным моментам времени.
5. Невозможность использования для измерения количества потребленной жидкости, проходящей через трубопроводы произвольного сечения.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение срока службы устройства за счет исключения из его конструкции подвижных частей, исключение необходимости периодического обслуживания устройства, сохранение результатов ранее сделанных замеров при отсутствии расхода жидкости, обеспечение возможности восстановления информации о текущих расходах жидкости, соответствующих заданным моментам времени, обеспечение возможности использования устройства для измерения количества потребленной жидкости, прошедшей через трубопроводы произвольного сечения.
Такой технический результат достигается тем, что устройство для измерения количества потребленной жидкости, состоящее из трубопровода и блока преобразования кинетической энергии потока, блока согласования, связанного со входом микропроцессора, выход которого подключен к дисплею, дополнительно снабжено блоком вывода информации и вспомогательным патрубком, подключенным параллельно трубопроводу, внутри которого размещен блок преобразования кинетической энергии потока, включающий последовательно соединенные квантователь и пьезоэлемент, выход которого связан со входами блока согласования и выпрямителя, выход которого соединен с аккумулятором, микропроцессором и блоком согласования, при этом вход блока вывода информации подключен к дополнительному выходу микропроцессора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для учета потребленной жидкости.
Устройство для измерения количества потребленной жидкости состоит из трубопровода 1, по которому осуществляется подача жидкости потребителю, и вспомогательного патрубка 2, подключенного параллельно трубопроводу 1. Диаметр вспомогательного патрубка 2 может быть меньше диаметра трубопровода 1. Подключение вспомогательного патрубка 2 к трубопроводу 1 осуществляется таким образом, чтобы сопротивление потоку жидкости при ее движении по вспомогательному патрубку 2 было минимальным. В частности, вспомогательный патрубок 2 может быть проложен в непосредственной близости от трубопровода 1, или находиться внутри него.
Во вспомогательном патрубке 2 установлен преобразователь 3 кинетической энергии потока, включающий последовательно соединенные квантователь 4 и пьезоэлемент 5. В качестве квантователя 4 использован отрезок трубы с нанесенными на его внутреннюю поверхность выступами, размеры которых превышают толщину ламинарной пленки. Вместе с тем, в качестве квантователя 4 могут использоваться другие известные устройства для преобразования ламинарного движения жидкости в турбулентное. Пьезоэлемент 5 имеет двухслойную конструкцию на основе кристаллических пластин нио-бата и танталата лития. Однако пьезоэлемент 5 может быть изготовлен и из других материалов.
Выход пьезоэлемента 5 связан со входами блока 6 согласования и выпрямителя 7. Основным элементом блока 6 согласования является аналого-цифровой преобразователь. Выпрямитель 7 является полупроводниковым и выполнен по двухполупериодной схеме. Выход выпрямителя 7 соединен с аккумулятором 8, микропроцессором 9 и блоком 6 согласования по цепям их питания. В качестве микропроцессора использована энергоэффективная модификация Geode LX80, выпускаемая фирмой Advanced Micro Devices, характеризующаяся потребляемой мощностью 0,8 Вт.При отсутствии требований к миниатюризации устройства или при разработке устройств для измерения большого количества жидкости может быть применен другой микропроцессор, обладающий сходными техническими характеристиками.
Выход блока 6 согласования связан со входом микропроцессора 9. Выход микропроцессора 9 подключен к дисплею 10, а дополнительный выход микропроцессора 10 - к блоку 11 вывода информации. Основу блока 11 вывода информации составляют цифро-аналоговый преобразователь, а также твердотельный накопитель информации.
Устройство для измерения количества потребленной жидкости работает следующим образом.
Жидкость, количество которой подлежит измерению, перемещается к потребителю по трубопроводу 1 (на фиг. 1 направление движения жидкости показано стрелками слева направо). Небольшая часть этой жидкости попадает во вспомогательный патрубок 2, после прохождения по которому вновь возвращается в основной поток в трубопроводе 1. При этом расход жидкости во вспомогательном патрубке 2, (и соответственно в блоке 3 преобразования кинетической энергии потока) пропорционален расходу в трубопроводе 1.
Проходя через квантователь 4, ламинарное течение жидкости за счет взаимодействия с выступами на его внутренней поверхности приобретает локальные вихри и становится турбулентным. Таким образом, на выходе квантователя 4 течение жидкости имеет пульсирующий характер. При этом частота, амплитуда и форма импульсов зависят от размеров выступов, геометрических размеров квантователя 4, расхода и физических параметров жидкости.
При механическом воздействии пульсирующего потока жидкости на рабочую поверхность пьезоэлемента 5 кинетическая энергия потока частично преобразуется в электрическую энергию. Эта энергия используется, во-первых, для питания устройства а, во-вторых, - по величине электрического напряжения происходит получение информации о текущем расходе жидкости. Электрическая энергия, используемая для питания, с выхода пьезоэлемента 5 через выпрямитель 7 (где подвергается двухполупериодному выпрямлению) подается на аккумулятор 8 и цепи питания микропроцессора 9 и блока 6 согласования. При наличии расхода жидкости этой энергией заряжается аккумулятор 9 и запитываются микропроцессор 9 и блок 6 согласования. При отсутствии расхода жидкости питание микропроцессора 9 и блока 6 согласования осуществляется от аккумулятора. Питание дисплея 10 осуществляется через микропроцессор 10. Извлечение информации о текущем расходе жидкости осуществляется в блоке 6 согласования и микропроцессоре 9. Электрическое напряжение с выхода пьезоэлемента 5 подается на вход блока 6 согласования, а с его выхода - в микропроцессор 9. В блоке 6 согласования происходит масштабирование электрического напряжения и его преобразование в цифровую форму. С выхода блока 6 согласования информационный сигнал поступает на вход микропроцессора 9. В микропроцессоре 9 осуществляется определение расхода, а также расчет общего количества потребляемой жидкости и формирование информационной базы по распределению расхода во времени.
Информация о расходе и количестве потребленной жидкости с выхода микропроцессора 9 подается на дисплей 10, где отображается в виде численных значений. Кроме этого, на дисплей 10 могут подаваться другие рабочие параметры процесса потребления жидкости.
Результаты измерения количества потребленной жидкости подаются с дополнительного выхода микропроцессора 9 на блок 11 вывода информации. В блоке 11 вывода информации осуществляется хранение информации, а также ее подготовка для передачи на внешние устройства.
Предлагаемая полезная модель имеет повышенный срок службы за счет использования блока преобразования кинетической энергии потока, не содержащего подшипники и другие подвижные части. Устройство для измерения количества потребленной жидкости практически не требует обслуживания и не меняет свои характеристики в процессе эксплуатации. Возможность использования полезной модели для измерения количества потребленной жидкости, протекающей в трубопроводах любого сечения, достигается за счет размещения блока преобразования кинетической энергии потока во вспомогательном патрубке. Поскольку диаметр вспомогательного патрубка меньше диаметра трубопровода, пульсирующий характер движения жидкости на выходе блока преобразования кинетической энергии потока практически не влияет на ламинарный характер потока жидкости, направляемой потребителю. Наличие аккумулятора позволяет избежать обнуления полученной информации при прекращении потребления жидкости. С помощью дисплея осуществляется оперативный контроль за потреблением жидкости, а с помощью блока вывода информации реализуется возможность ее хранения и передачи внешним устройствам.
Полезная модель может быть использована, например, для учета количества потребленной воды отдельными потребителями или их группами, а также для контроля работы водопроводных систем.