водосчетчик квартирного абонента

Формула изобретения

Водосчетчик квартирного абонента, содержащий немагнитный корпус с калиброванным гидравлическим трактом, выполненным в виде расположенных тангенциально к измерительной камере с крышкой и днищем конфузора и диффузора входного и выходного патрубков соответственно, причем в камере на немагнитной оси установлена немагнитная многолопастная крыльчатка, узел съема выходного сигнала, включающий тахометр и сумматор частоты вращения крыльчатки, отличающийся тем, что ось вращения крыльчатки смещена по оси симметрии измерительной камеры на величину эксцентриситета в сторону точки пересечения осей патрубков на той же оси симметрии, в устройство введен узел крыльчатки, собранный на немагнитной крышке измерительной камеры с запрессованным в нее несущим подшипником и немагнитной осью крыльчатки, уравновешенной дополнительно введенным маховичным колесом с вмонтированными в него попарно противоположно по диаметру с постоянным угловым шагом ферромагнитными штифтами, а узел съема выходного сигнала выполнен магнитоиндукционным симметричной конструкции, с постоянно замкнутой магнитной цепью и заключен в установленную на корпусе герметичную немагнитную капсулу, при этом магнитоиндукционные катушки с полюсными наконечниками и постоянными магнитами установлены на днище герметичной немагнитной капсулы противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами маховичного колеса, установленного с возможностью свободного вращения в зазоре между днищем капсулы и дополнительно введенным кольцом ферромагнитного статора, закрепленным на внешней стороне немагнитной крышки камеры, постоянные магниты расположены в магнитной цепи последовательно и замкнуты дополнительно введенной планкой ферромагнитного полюса с одной стороны и через зазор кольцом ферромагнитного статора с другой, а магнитоиндукционные катушки соединены электрически последовательно между собой и клеммами электронного интегратора, соединенного с процессором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборам измерения объемного расхода (количества) потока воды, предназначенных для квартирного абонента.

Известен водосчетчик квартирного абонента, содержащий корпус, калиброванный одноструйный гидравлический тракт которого симметричен относительно главной оси симметрии камеры радиусом R_k, с тангенциальной конфигурацией конфузора и диффузора входного и выходного патрубков камеры соответственно; крышка и днище камеры имеют зеркально отраженную поверхности конструктивного рисунка турбулизирующих поток ребер, тангенциальную немагнитную крыльчатку с внешним радиусом R ее тела вращения вокруг оси подпятника в центре камеры с известными геометрическими соотношениями размеров, узел гидравлического регулятора частоты вращения крыльчатки - параметра выходного сигнала водосчетчика, и узел съема выходного сигнала через механический либо магнитный вал к тахометру с сумматором счетного указателя разовых значений частоты вращения крыльчатки, пропорциональной объемному расходу (количеству) потока воды через камеру [1]

Недостатком известного водосчетчика является то, что в нем реализованы технические решения, снижающие уровень их метрологического качества за счет искусственно создаваемого высокого уровня дополнительных моментов сил гидравлического сопротивления вращению крыльчатки, не свойственных принципу измерения водосчетчика, как то:

при выборе оптимального значения радиального зазора R_k R геометрические размеры камеры и крыльчатки определяют без учета рабочих условий контроля потока воды и условия высокого качества скольжения крыльчатки, что обусловливает дополнительные моменты сил гидравлического сопротивления вращению крыльчатки, т.е. сверх тех, что обусловлены его принципом действия;

не учитывают особенности тангенциальной конфигурации входного и выходного патрубков, симметричных относительно главной оси симметрии камеры, состоящие в образовании при этом устойчивого воздушного пузыря в центральной области крышки камеры внутри сформировавшейся поверхности раздела между сжатым конфузором входного патрубка тангенциальным потоком и закручиваемого им совместно с крыльчаткой его балластной частью, что приводит к нарушению установившегося в камере энергетического баланса между ними, способствующего неравномерности вращения крыльчатки с образованием моментов сил гидравлического сопротивления пульсирующего характера.

Ближайшим аналогом к изобретению является водосчетчик квартирного абонента, содержащий немагнитный корпус, калиброванный одностуйный гидравлический тракт которого симметричный относительно главной оси симметрии камеры радиусом R_k с тангенциальной конфигурацией конфузора и цилиндрического входного и выходного патрубков соответственно; крышка и днище камеры имеют зеркально отраженные поверхности конструктивного рисунка турбулизирующих поток ребер; тангенциальную немагнитную многолопастную крыльчатку с внешним радиусом R ее тела вращения вокруг оси на подшипниках в центре камеры, геометрические соотношения размеров которых известны в функции калибра D_o водосчетчика, и параметром выходного сигнала его служит частота вращения крыльчатки [2]

Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона измерений за счет достижения высокого качества скольжения крыльчатки.

Это достигается тем, что в водосчетчике квартирного абонента, содержащем немагнитный корпус с калиброванным гидравлически трактом, выполненным в виде расположенных тангенциально к измерительной камере с крышкой и днищем конфузора и диффузора входного и выходного патрубков соответственно, причем в камере на немагнитной оси установлена немагнитная многолопастная крыльчатка, узел съема выходного сигнала, включающий тахометр и сумматор частоты вращения крыльчатки, ось вращения крыльчатки смещена по оси симметрии измерительной камеры на величину эксцентриситета в сторону точки пересечения осей патрубков на той же оси симметрии, в устройство введен узел крыльчатки, собранный на немагнитной крышке измерительной камеры с запрессованным в нее несущим подшипником и немагнитной осью крыльчатки, уравновешенной дополнительно введенным маховичным колесом с вмонтированными в него попарно-противоположно по диаметру и постоянным угловым шагом ферромагнитными штифтами, а узел съема выходного сигнала выполнен магнитоиндукционным, симметричной конструкции, с постоянно замкнутой магнитной цепью и заключен в установленную на корпусе герметичную немагнитную капсулу, при этом магнитоиндукционные катушки с полюсными наконечниками и постоянными магнитами установлены на днище герметичной немагнитной капсулы противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами маховичного колеса, установленного с возможностью свободного вращения в зазоре между днищем капсулы и дополнительно введенным кольцом ферромагнитного статора, закрепленным на внешней стороне немагнитной крышки камеры, постоянные магниты расположены в магнитной цепи последовательно и замкнуты дополнительно введенной планкой ферромагнитного полюса с одной стороны и через зазор кольцом ферромагнитного статора с другой, а магнитоиндукционные катушки соединены электрически последовательно между собой и клеммами электронного интегратора, соединенного с процессором.

Геометрические соотношения размеров камеры R_k и крыльчатки R выбирают в функции калибра D_o водосчетчика, а геометрические размеры их выполняют для конкретных рабочих условий выбором оптимального значения радиального зазора R_k R по параметрам теплофизических свойств и состояния потока воды, исходя из условия высокого качества скольжения крыльчатки по формуле



в которой k 0,4 гидравлическая константа процесса, независимая от режима течения потока воды;

_smax 333Па гидромеханическая константа, характеризующая полное напряжение трения на "стенке", заданное значение которого определяет верхнюю границу динами процесса по параметрам теплофизических свойств и состояния потока воды;

_tp, _tp вязкость и плотность потока воды при данной температуре (индекс "Т") и давления (индекс "Р");

e 0,5(R_k-R) эксцентриситет крыльчатки относительно главной оси симметрии камеры;

r радиус ступицы крыльчатки.

Наряду с этим ось крыльчатки смещена по главной оси симметрии камеры на величину эксцентриситета e в сторону эффективно сжимаемого конфузором входного патрубка тангенциального потока воды, что исключает условие образования устойчивого воздушного пузыря в камере.

На чертеже показана схема водосчетчика квартирного абонента в продольно-осевом разрезе с условным контуром электронного интегратора - счетного указателя водосчетчика, принцип действия которого следующий.

В силу специфики тангенциальной конфигурации одноструйного гидравлического тракта в корпусе 1 водосчетчика под действием перепада давлений в потоке на участке камеры 2 между конфузором 3 и диффузором 4 входного и выходного патрубков соответственно образуется поверхность раздела между сжатым конфузором 3 тангенциальным потоком и его областной частью, закручиваемой совместно с крыльчаткой 5, посаженной на ось 6 в несущем подшипнике 7, запрессованном в крышку 8 камеры 2, уравновешенной маховичным колесом 9 с вмонтированными в него ферромагнитными штифтами 10, которые при свободном вращении маховичного колеса 9 в зазоре, образованном между днищем капсулы 11 и кольцом 12 ферромагнитного статора, установленном на внешней стороне крышки 8 камеры 2, коллимируют в зазоре магнитный поток и индуцируют электродвижущую силу индукции в магнитоиндукционных катушках 13, посаженных на полюсных наконечниках 14 с постоянными магнитами 15, замкнутых планкой 16 ферромагнитного полюса, закрепленными на днище капсулы 11 противоположно по диаметру и соосно с ферромагнитными штифтами 10; при этом магнитоиндукционные катушки 13 соединены электрически последовательно между собой и с клеммами электронного интегратора 17, процессор которого адаптирован к заданной функции преобразования электродвижущей силы индукции, суммирования ее разовых значений и представления в именованных единицах объемного расхода (количества) потока воды через камеру водосчетчика.