Расходомер

 

Изобретение относится к области гидравлики и может быть использовано для измерения расхода жидкости, перетекающей из одного резервуара в другой, например при заправке автотранспорта горючим. Расходомер содержит герметические мерные баки - цилиндры с поршнями, жестко закрепленные на штоках с возможностью возвратно-поступательного движения. К цилиндрам прикреплены шарнирно концы спиц, а другие концы закреплены на ступице 11, установленной на изгибе выходного вала. При перемещениях цилиндров одни концы спиц увлекаются цилиндрами и поочередно друг за другом меняют наклон относительно оси вала, увлекая за собой и изгиб, в результате чего выходной вал вращается . К валу присоединен регистрирующий прибор. Жидкость в цилиндры поступает через полости штоков и далее через каналы поршней, перекрываемые золотниками , установленными в поршнях в момент подхода цилиндров в крайние положения . Выходит жидкость из цилиндров по каналам штоков, и коллектору к штуцеру и далее к потребителю. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. (Л С

COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИИ1ИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 F 3/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768428/10 (22) 11.09.89 (46) 07.05.93, Бюл. N. 17 (75) В. В. Пименов (56) Лабораторный курс гидравлики,. насосов и гидропередач. — M., Машиностроение, 1974. С. 84-87.

Авторское свидетельство СССР

N 370357, кл. F 02 G 1/02, 1970. (54) РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к области гидравлики и может быть использовано для измерения расхода жидкости, перетекающей из одного резервуара в другой, например при заправке aBTDTpBHcnOpTa горючим, Расходомер содержит герметические мерные баки — цилиндры с поршнями, жестко закрепленные на штоках с возможностью возРасходомер используется для измерения количества жидкости, протекающей из резервуара к потребителю, например при заправке транспорта горючим, работает по принципу обьемных счетчиков.

Цель изобретения — увеличение производительности путем измерения частоты вращения вала и расширение функциональных возможностей.

Для зтого в нем установлены глухие цилиндры (мерные баки) с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движения, спицы, укрепленные одними концами на шарнирах, расположенных на цилиндрах, и вторыми — с возможностью частичного вращения на ступице, установленной с возможностью вращения на изгибе выходного вала, каждый цилиндр разделен поршнями на две камеры, сообщающиеся с входным и выходным патрубками посредст„, 5 3 „„1814О32 А1 вратно-поступательного движения, К цилиндрам прикреплень1 шарнирно концы спиц, а другие концы закреплены на ступице 11, установленной на изгибе выходного вала, При перемещениях цилиндров одни концы спиц увлекаются цилиндрами и поочередно друг за другом меняют наклон относительно оси вала, увлекая за собой и изгиб, в результате чего выходной вал вращается. К валу присоединен регистрирующий Hрибор. iЧ(идкость B Uилиндры поступает через полости штоков и далее через каналы поршней, пеоекрываемые золотниками, установленными в поршнях в момент подхода цллиндров B крайние положения, Выходит жидкость из цилиндров по каналам штоков, и коллектору к штуцеру и далее к потребителю, 1 з. и. ф-лы, 4 ил. вом золотников., установленных в поршнях с возможностью взаимодействия с торцовыми стенками цилиндров.

На фиг. 1 показана конструкция расходомера; на фиг, 2 — то же, вид сбоку; на фиг.

3- схема гращения цилиндра, спицы и шарнира; на фиг. 4 — один из вариантов расходо сра, используемого в качестве насоса, Расходомер содержит входной и выходной патрубки 1 и 24, коллекторы 2 и 4 для направления потока жидкости в цилиндры через штоки 3 (магистрали потока жидкости)., слу.:кащие для размещения на них цилиндров, KBHBJlbl 5, 10, 11, 21, 22 для прохода жидкости, поршни 6, разделяюшие полости каждого цилиндра на дзе камеры 7 и 8, цилиндры (мерные баки) 9; золотники 12 и 23; торцовые стенки 13, 14, цилиндров, спицы

15 для передачи энергии движения цилиндров на изгиб выходного вала, выступы 16

1814032 для установки спиц 15 (гнезда для установки спиц с возможностью частичного их вращения), ступицу 17 для передачи энергии движения спиц на изгиб 18 вала 19 причем изгиб 18 вала служит для преобразования возвратно-поступательного движения цилиндров 9 во вращательное движение вала

19), корпус 20 для размещения подшипников вала 19, шарнир 25 (дополнительный) для компенсации возвратно-поступательного движения спицы перпендикулярно оси цилиндра при отклонениях линии установки спиц, Расходомер работает следующим образом.

Жидкость (фиг, 1) из патрубка 1 через коллектор 2, пустотелые с перегородкой в середине штоки 3, закрепленные пустотелыми болтами к коллекторам 2 и 4, поступает в каналы 5 поршней 6, жестко закрепленных на штоках 3 и делящих полости цилиндров на камеры 7 и 8. Из каналов

5 через каналы 19 цилиндров 9 М 1 и 2) жидкость поступает в камеры 7, а в камеру

8 цилиндра 9 (N. 3)- через канал 11, минуя золотники 12.

В камерах 7 цилиндров 9 (М 1 и 2) и камере 8 цилиндра 9 (N 3) создаются избыточные давления. Жидкость давит на стенки

13 цилиндров 9 (N. 1, 2) и стенку 14 цилиндра

9 (N. 3), в результате чего цилиндры 9 (М 1, 2) перемещаются в сторону коллектора 4, а цилиндр 9 (N. 3) — в сторону коллектора 2 и увлекают эа собой спицы.15, закрепленные шарнирно одними концами на цилиндрах 9, а вторыми — в выступах 16 (ввинчены в выступы, что дополнительно дает возможность регулировать их длину) на ступице 17, размещенной с возможностью вращения через шарикоподшипники на изгибе 18 вала

19, установленного в шарикоподшипниках, размещенных в корпусе 20 коллектора 2.

Жидкость, находящаяся в камерах 8 цилиндров 9 (N. 1, 2) и камере 7 цилиндра 9 (N

3), после предыдущего цикла (считаем, что таковой имел место) через каналь1 21 цилиндров 9 (М 1, 2) и каналы 22, 21 цилиндра 9 (N 3), минуя золотники 23, через штоки 3, коллектор 4, патрубок 24 поступает к потребителю.

При движении цилиндра 9 (N. 2) спица

15 через ступицу 17 воздействует на изгиб

18, стремясь изламывать вал 19. Но между плоскостью движения спицы 15 и плоскостью изгиба 18 имеется угол, образующий радиус R, пропорциональный синусу 18 (для упрощения описания работы расходомера истинная величина радиуса не учитывается, наибольшее значение он имеет при расположении плоскости спицы 16 под углом 90

55 к плоскости изгиба 18), излома вала не происходит и изгиб 18 поворачивается (удаляется от цилиндра 9, N 2) в ступице 17 в противоположную сторону от действующей на него силы вместе с валом 19, Одновременно спица 15 цилиндра 9 (М

3), перемещающегося в противоположную сторону от цилиндра 9 (N. 2), также поворачивает изгиб 18 в ту же сторону, в результате чего образуется радиус между плоскостью изгиба 18 и плоскостью движения спицы 15 цилиндра 9 (¹1), который выходит из мертвой зоны подобно кривошипу, действующему на него шатуном, спица 19 цилиндра 9 {%

1) перемещается в сторону коллектора 4 и действует на изгиб 18 в том же направлении, что и спицы цилиндров 9 (¹ 2 и 3). Вал 19 вращается, При достижении цилиндров 9 (М 2) крайнего положения золотники 12 и 23 упираются в стенку 14, Золотник 12 закрывает канал 10, открывает канал 11, золотник 23 закрывает канал 21, открывает канал 22, при этом жидкость через канал 6 поступает в камеру 8, а иэ камеры 7 через канал 22, коллектор 4, патрубок 24 — к потребителю, и цилиндр 9 (N. 2) начинает перемещаться в обратном направлении, проходя мертвую зону (точку), когда плоскость изгиба 18 совпадает с плоскостью движения спицы 15 и когда радиус R образуется с противоположной стороны плоскости движения спицы 15 цилиндра 9 (Nã 2).

Затем цилиндр 9 (N 3) также достигает крайнего положения, золотники 12, 23 упираются в стенку 13, поток жидкости через канал 10 направляется в камеру 7, а из камеры 8 через канал 21 — к потребителю.

Цилиндр 9 (N 3) начинает перемещаться в сторону коллектора 4, воздействуя на изгиб

18 в том же направлении, но с другой стороны, и продолжая вращать вал 19.

Далее цилиндр 9 (¹ 1) достигает крайнего положения, золотниками 12, 23 переводится на движение в сторону коллектора 2, и процесс повторяется, а вал 19 вращается с частотой, пропорциональной частоте перемещения цилиндров 9, которые имеют заранее известный объем, а значит, и пропорциональной проходящему через расходомер количеству жидкости, что фиксируется счетным механизмом, присоединенным к валу 19, как общий расход, так и его мгновенное значение, Плоскость, соединяющая точки крепления спиц 15 (шарниры), должна проходить через вершину изгиба 18 и может быть перпендикулярна к оси изгиба 18. В противном случае цилиндр 9 будет перемещаться на разные расстояния в стороны от поршня 6, 1814032 что регулируется перестановкой предусмотренных шайб, установленных между штоком 3 и коллекторами 2 и 4, и шарнир спицы

15 будет удаляться или приближаться относительно цилиндра 9 на расстояние длины смещения упомянутых плоскостей от вершины изгиба вала, умноженному на синус угла изгиба, что компенсируется (фиг. 2) дополнительными шарнирами 25. Этими же шарнирами компенсируются и отклонения установки цилиндров и спиц по окружности.

Угол поворота спицы 15 в выступе 16 равен двум углам изгиба 18 вала 19, а дуга поворота цилиндра 9 на штоке 3 равна высоте дуги, описываемой центром шарнира крепления спицы 15 к цилиндру 9 (фиг. 3).

Крутящий момент спиц в сторону вращения вала 19 гасится упором спицы 15 в цилиндр 9. Одна из спиц шарнира 25 не имеет. Наименьшее количество цилиндров

9 без применения центробежных дисков (применение их на расходомере недопустимо) при условии расположения их не на одной диагонали, проходящей через ось вала

19, а под углом, равно двум, Максимальное количество не ограничивается, Количество жидкости, протекающей через расходомер в единицу времени, равно удвоенному количеству цилиндров, умноженному нэ сечение цилиндра и скорость протекания жидкости через цилиндр:

Q-2Svn, дм /с (л/с), где п — количество цилиндров шт.;

S — сечение цилиндра, дм;

1. ч — скорость течения жидкости, дм/с; ц In

v= дм/с, ! где lu — длина перемещения цилиндра, дм/с;

ln — необходимый ход цилиндра для переключения золотников, во время которого жидкость может не протекать через цилиндр, дм; t — время одного оборота вала расходомера, с; 2 — число раз заполнения цилиндра жидкостью зэ один оборот вала расходомера.

Окончательная формула количества жидкости, протекающей через расходомер. будет иметь вид (мгновенный расход):

Q=2n - u ", дм /с(„/c)

S ц л 3

Количество жидкости, протекающей через мерные баки (прототип), равно:

Q=n дм /с (л/с), S6 б 3 где Яб йб — объем бака, дм" /с (л/с);

0 — количество баков, шт.:

t — время заполнения баков жидкостью с, Формулы расхода жидкости идентичнь

Параметром, влияющим на точность измерений. является величина 1л. которая может изменяться íà (+bin). тогда переменной величиной в формуле может быть!ц-(Ь Ал).

5 8еличина bin может равняться нулю или быть близкой к In. Равными зти величины быть не могут, так как при In= Ь4 цилиндр проходит свой путь, но золотник не переключается, а далее ему идти некуда, 10 (Частный случай; поршневая часть цилиндра неисправна). Ранее касания золотником стенки цилиндра не произойдет, а значит. и величина bin не будет иметь знак "+", Исходя из изложенного, максимальная

15 относительная погрешность расходомера выражается формулой у = 100%.

I, ц In

Работа расходомера заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений во вращательные, а значит, он работает и как мотор. момент на валу которого равен:

25 M=SPRSin а и — кгс м

Л где $ — сечение цилиндра, м;

2, P — давление жидкости (энергоносителя), кгс/м2, (П);

R — длина спицы, м;

30 а — угол изгиба вала, град.;

n — количество цилиндров, шт.; (R Sin а- радиус колена вала (кривошипа), м.

Из формулы видно, что момент на валу гидромотора такой же, что и у цилиндропоршневых машин.

Если вал расходомера принудительно вращать посторонним двигателем (приводом), то цилиндры будут совершать возврат40 но-поступательные движения, в камерах цилиндров будет создаваться (поочередно) разряжение или избыточное давление, А это значит, что цилиндр будет всасывать жидкость в одну камеру и выдавливать ее из

45 другой, в результате чего расходомер превращается в насос, золотники при этом будут выполнять роль клапанов насоса. Это позволяет использовать расходомер по новому назначению (иное применение), 50

Для улучшения работы расходомера в качестве насоса золотники 12 и 23 должны быть плавающими (свободными клапанами), не должны касаться торцовых стенок цилин55 дров 9, что выполняется уменьшением угла изгиба вала или применением цилиндров большей длины. При этом золотники 12 и 23 будут (фиг. 4) взаимодействовать со средой всасывающей жидкости, а всасывание жид1814032 кости будет происходить (фиг. 1) иэ патрубка

24, Подключив к насосу счетный механизм. можно одновременно фиксировать количе ство поданной жидкости. Формула определения количества поданной жидкости остается прежней, что и для расходомера.

Формула изобретения

1. Расходомер, содержащий мерные баки, элементы переключения потока, передаточные элементы в виде спиц, закрепленных на ступице, и выходной вал, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерения расхода путем измерения частоты вращения выходного вала и расширения функциональных воэможностей, мерные баки установлены на штоках с воэможностью возвратно-поступательного движения, спицы закреплены одними концами на шарнирах, расположенных на ци5 линдрах мерных баков, а другими — с воэможностью частичного вращения вокруг своей оси на ступице, установленной с возможность о вращения на изгибе, выходного вала.

10 2, Расходомер по и, 1, отл ич а юшийся тем, что каждый мерный бак разделен поршнем на две камеры, сообщающиеся с входным и выходным патрубками посредством золотников, установленных в

15 поршне с возможностью взаимодействия с торцовыми стенками мерного бака. угол изгиба вала, вноота дуги двммеыик аарммра спицы. Еомпеысмруетои враще

ымем цмлиыдра, длмыа снецеымя плоскости марымров спиц, длина движения иарыиоа перпеыдик лярыо оси пути) двимеыия спицы при снепеыии плоскости нарыироз. Еокпенсмруетсм щаоымпон 25, угол воэвоатыо вращательыого двимеымя спицы.

1814032

gcucai8и

ые аю е

Цилиндр З Вкрайнеи поасжении <руре Иаженид ед с трелке А? Леракяочение зологиникоВgpgg /Рфи3дйгФФ леи мсгсммР 0guwewu> yu>ging < > с жФ м 3 4 & Ос Я IФ g 4. у,е,герр g

Составитель В. Пименов

Редактор Е. Рошкова Техред M. Моргентал Корректор С. Юско

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5