УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
DEVICE TO MEASURE HEAT-TRANSFER MEDIUM THERMAL ENERGY

Изобретение относится к устройствам для измерения тепловой энергии в системах водоснабжения, отопления и вентиляции способом управления потоком теплоносителя в зависимости от его температуры в два выходных канала, представляющих собой внутреннюю шкалу распределения по температуре.
Для реализации способа появился термин или понятие деление входного канала на два конструктивно одинаковых выходных канала. Если учесть функциональное назначение в системах измерения, выбор способа разделения зависит от конечного назначения и условий использования, точности измерения и разновидностей теплоносителя. В предлагаемом устройстве реализуется прямоточный способ прохождения теплоносителя через устройство с радиально-угловым последовательным распределением потока через стабилизированные подающие и принимающие каналы, изготовленные с точностью, обеспечивающие получение ламинарного потока в необходимом диапазоне скоростей теплоносителей, геометрической точности и условий прохождения теплоносителя.
Измерение тепловой энергии теплоносителя в локальных системах конечного потребления Q определяется как произведение объема W теплоносителя, его температуры T и удельной теплоемкости C теплоносителя:
Q=C*W*T.
Если потребитель возвращает теплоноситель поставщику или используется последовательное потребление теплоносителя, то измерение тепловой энергии производится с учетом разности температур, для чего на выходе локальной системы устанавливается второй термометр и по разности температуры двух термометров определяют расход тепловой энергии:
Q=C*W(Tвхода-Tвыхода).
Цель изобретения - создание малогабаритных механических приборов измерения тепловой энергии на базе внутренней шкалы измерения температуры теплоносителя, позволяющей реализовать механическое множительное устройство, производящее перемножение текущих значений температуры теплоносителя на его текущий объем и зафиксировать его счетчиками пройденного объема теплоносителя.
В результате поиска аналогов для реализации цели не обнаружено.
Известно устройство (Заявка 2000133259/20 от 28.12.2000) тепломер для сетей теплоснабжения, в котором в качестве измерителя температуры и исполнительного механизма перекрытия двух выходных каналов (измерительный и обводной) используется сильфон. Механизм распределения теплоносителя имеет два выходных канала, на входе в каналы установлены клапаны, соединенные на подвижном штоке, приводом которого является сильфон, измеряющий температуру теплоносителя, в измерительном канале установлен счетчик тепломера, а его выход соединен с выходным коллектором, объединяющим оба выходных канала. При изменении температуры теплоносителя изменяется длина сильфона, а связанные с ним клапана изменяют проходное сечение, что приводит к перераспределению теплоносителя.
Недостатками такого решения являются: а) узкий диапазон измерения; б) нелинейная характеристика клапанного распределения; в) отсутствует аппарат контроля температуры и объема; г) выходные каналы имеют разные характеристики, влияющие на точность измерения устройства; д) нет механизма компенсации измерения температуры по давлению.
Технический результат достигается - в устройство установлен термометр с механическим выходом, управляющий механизмом распределения теплового потока, а в виде шкалы измерения выступает выходной канал, разделенный на два одинаковых канала, один вспомогательный, а второй измерительный. Механизм управления поворачивается в пределах шкалы измерения, согласованной со шкалой распределения и теплоноситель распределяется пропорционально текущему значению температуры.
Цель достигается: а) для повышения точности и чувствительности измерения механизм распределения выполнен в виде стабилизаторов потока входного и выходных каналов одинаковой длины, ширины и с одинаковым количеством равномерно установленных с одним шагом разделяющих поток перегородок; б) распределение теплоносителя выполнено осевым прямоточным непосредственно в два стабилизированных выходных канала, расположенных друг за другом через разделительную перегородку каналов; в) подвес механизма распределения выполнен последовательным включением в измерительную цепь второго внешнего термометра с механическим выходом и такой же характеристикой как внутренний термометр с вращением в противоположную сторону; г) устройство последовательного подвеса реализовано креплением второго конца внутреннего термометра к подвижной промежуточной опоре, жестко связанной с осью механизма, на втором конце которой установлена магнитная муфта.
Устройство состоит из корпуса входного канала 1, корпуса выходных каналов 2 (ВК и ИК), распределителя потока 3, узла термометра 7 с термометром 9 с креплением наружного конца на самом распределителе, а внутренний конец термометра закреплен на промежуточной опоре 5, жестко связанной с осью, на втором конце которой установлена магнитная муфта. Ось распределителя 3 вращается в подшипниках 10, передней опоре 6 и опоре разделителя полостей магнитной муфты 11, обеспечивая возможность последовательного подсоединения внешних измерительных приборов. Осевой поворотный распределитель потока теплоносителя 3 в виде стабилизатора входного потока поворачивается на оси механизма; диаметральный приемник теплоносителя 4 в виде двух выходных стабилизаторов потока, закреплен в этом же корпусе устройства, из которых теплоноситель поступает непосредственно в выходные каналы. Корпуса 1 и 2 имеют резьбовое соединение и крепятся гайкой 13 с уплотнителем 14.
На фиг. 1 показан продольный разрез устройства по ходу движения входного потока теплоносителя, установленного на отметке минимальной температуры, разрезы и вид со стороны установки счетчиков расхода. В этом положении весь поток теплоносителя распределяется в ВК канал. При температуре теплоносителя, равной верхнему значению шкалы измерения термометра, механизм распределения потока теплоносителя откроет канал ИК и весь теплоноситель проходит через этот канал. В промежуточных значениях распределитель потока отрабатывает текущие значения температуры, распределяя поток в оба канала, пропорциональность распределения определяется характеристиками термометра.
На поперечном разрезе устройства показан корпус выходных каналов 2, стабилизаторы потока теплоносителя разделителя каналов 4 и перегородка между каналами 8 (фиг.2).
На виде А показаны места подсоединения счетчиков пройденного объема теплоносителя и узел подсоединения внешнего термометра 12 магнитной муфты 11 (фиг.3).
На сечении В-В показаны термометр 9 с промежуточной опорой 5, жестко закрепленной на поворачивающейся общей оси устройства, и механизм распределения потока со стабилизаторами в положении начала шкалы отсчета (фиг.4).
На сечении Г-Г показан поперечный разрез передней опоры 6 (фиг.5).
Устройство устанавливается в локальные сети отопления и вентиляции как универсальный измеритель теплового потока: пройденного объема теплоносителя, его температуры и потребленной тепловой энергии.