PL205049B1 - Licznik jednostrumieniowy do cieczy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest licznik jednostrumieniowy do cieczy.

Liczniki zużycia cieczy mają zwykle obudowę, w której znajduje się komora pomiarowa, w zasadzie o kształcie cylindrycznym, w której jest ułożyskowany obrotowo wirnik skrzydełkowy wyposażony w większą liczbę skrzydełek. Do doprowadzania i odprowadzania mierzonej cieczy przewiduje się króciec wlotowy i króciec wylotowy. W celu połączenia z przewodem cieczy króćce są wyposażone w gwinty ś rubowe.

Najprostszym rodzajem licznika cieczy jest licznik jednostrumieniowy, w którym mierzona ciecz jest kierowana w pojedynczym strumieniu na skrzydełka wirnika skrzydełkowego. Najwyższą czułość pomiaru przy małych przepływach i najniższy spadek ciśnienia przy dużych przepływach mają liczniki jednostrumieniowe, w których króciec wlotowy i króciec wylotowy są zorientowane równolegle do osi obudowy i jednocześnie są tak usytuowane z przesunięciem bocznym, aby strumień wody wychodzący z króćca wlotowego trafiał dokładnie stycznie do wirnika skrzydełkowego w obszarze zewnętrznego końca łopatek skrzydełkowych i wchodził najkrótszą drogą w króciec wylotowy (porównaj fig. 1). W ten sposób mierzona ciecz przenosi optymalnie pęd ruchu na wirnik skrzydełkowy, a jednocześnie mierzona ciecz ma tylko minimalny kontakt z wirnikiem skrzydełkowym, przez co wytwarzają się tylko niewielkie zawirowania, które hamują wirnik skrzydełkowy i zwiększają spadek ciśnienia. Taki mimośrodowy układ króćca wlotowego i wylotowego jest jednak nadzwyczaj niepraktyczny, ponieważ znacznie utrudnia montaż tego rodzaju liczników w przewodzie rurowym, który jest położony na ścianie.

Z tego względu istnieją od dawna liczniki zużycia, w których króciec wlotowy i wylotowy są wykonane ukośnie w taki sposób, aby mierzona ciecz napotykała ponownie ukośnie wirnik skrzydełkowy, a gwinty śrubowe były usytuowane dokładnie na podłużnej osi ś rodkowej obudowy. Takie rozwiązanie jest pokazane w niemieckim zgłoszeniu patentowym nr DE 197 27 150 A. Liczniki takie dają się wprawdzie prosto montować, lecz mają jednak niską czułość pomiarową, a przede wszystkim wyższe straty ciśnienia. Poza tym takie liczniki mają z konieczności znaczną długość konstrukcyjną.

Aby umożliwić skrócenie długości konstrukcyjnej tych liczników sytuowano zmianę kierunku strumienia wody we wnętrzu obudowy. W tym celu wykonywano znacznie grubszą ściankę komory pomiarowej, w której są wykonane odchylające przepływ, skierowane stycznie do wirnika skrzydełkowego kanały względnie szczeliny. W przypadku licznika jednostrumieniowego w pogrubionej ściance komory pomiarowej istnieje tylko jedna szczelina wlotowa i szczelina wylotowa (porównaj fig. 2, a także niemieckie zgłoszenie wzoru użytkowego nr DE 17 78 341 U). Taka konstrukcja licznika jest wprawdzie znacznie krótsza, lecz ma jednak tylko niewielką czułość pomiarową i wysoki spadek ciśnienia.

Zgodnie z opisaną właśnie zasadą są zbudowane w zasadzie i liczniki wielostrumieniowe, które mają w ściance komory pomiarowej większą liczbę szczelin wlotowych i wylotowych. Dzięki temu liczniki wielostrumieniowe mają korzystniejsze właściwości niż opisane powyżej liczniki jednostrumieniowe.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 842 398 B jest znany licznik jednostrumieniowy, który ma metalową obudowę z króćcem wlotowym i wylotowym, które są usytuowane dokładnie w ś rodkowej osi podł u ż nej obudowy. Do metalowej obudowy jest wprowadzona komora pomiarowa, która ma ściankę o znacznej grubości. W ściance komory pomiarowej są uformowane kanał wlotowy i kanał wylotowy. Kanały te zaczynają się względnie kończą naprzeciw króćców wlotowych względnie wylotowych i mają w przybliżeniu kształt litery S. Ujście jest tak umieszczone, że strumień wody trafia wprawdzie w przybliżeniu stycznie względem wirnika skrzydełkowego, lecz przy tym przyjmuje jednak pewien kąt względem osi podłużnej obudowy. Także i tego rodzaju liczniki mają jednak stosunkowo małą czułość pomiarową i mają większy spadek ciśnienia. Dalszą wadę stanowi stosunkowo duża długość konstrukcyjna tego licznika.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji licznika do cieczy, którego króciec wlotowy i wylotowy będą usytuowane w środkowej osi podłużnej obudowy i który będzie miał minimalną długość konstrukcyjną oraz maksymalną czułość pomiarową w połączeniu z minimalnym spadkiem ciśnienia.

Licznik jednostrumieniowy do cieczy, w zasadzie zawierający wirnik skrzydełkowy z łopatkami skrzydełkowymi, obudowę z komorą pomiarową mającą ściankę komory pomiarowej, króćcem wlotowym, króćcem wylotowym, kanałem wlotowym z króćca wlotowego do komory pomiarowej i kanałem wylotowym z komory pomiarowej do króćca wylotowego, przy czym w zasadzie kanał wlotowy zaczyna się w króćcu wlotowym i ma z jednej strony zaczynający się w króćcu wlotowym pierwszy prosty odcinek ścianki, który kończy się na pierwszej krawędzi oraz z jednej strony uchodzi drugim prostym

PL 205 049 B1 odcinkiem ścianki do komory pomiarowej, a z drugiej strony uchodzi przy drugiej krawędzi do komory pomiarowej i zmienia kierunek mierzonej cieczy stycznie na łopatki skrzydełkowe wirnika skrzydełkowego, zaś przyłącza króćca wlotowego i wylotowego są osadzone na środkowej osi podłużnej obudowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że drugi prosty odcinek ścianki kanału wlotowego obudowy jest skierowany w przybliżeniu równolegle do środkowej osi podłużnej obudowy, a wymiar, utworzony z różnicy odstępu drugiej krawędzi od środkowej osi podłużnej obudowy z jednej strony i odstępu pierwszej krawędzi od środkowej osi podłużnej z drugiej strony, jest równy zeru albo większy od zera.

Korzystnie, drugi prosty odcinek ścianki jest styczny do zewnętrznej średnicy wirnika skrzydełkowego.

Korzystnie, ścianka komory pomiarowej stanowi jednocześnie ściankę obudowy.

Korzystnie, kanał wlotowy ma przekrój prostokątny.

Korzystnie, ujście kanału wlotowego do komory pomiarowej względnie kanału wylotowego z komory pomiarowej jest minimalnie wą skie z uwzględnieniem powstają cego spadku ciśnienia.

Korzystnie, wysokość ujścia kanału wlotowego do komory pomiarowej względnie kanału wylotowego z komory pomiarowej jest dostosowana do wysokości łopatek skrzydełkowych wirnika skrzydełkowego.

Korzystnie, kanał wylotowy obudowy jest uformowany jako odbicie lustrzane względem kanału wlotowego.

Korzystnie, obudowa jest wykonana w postaci jednego elementu metodą formowania wtryskowego z tworzywa sztucznego.

Korzystnie, kanał wlotowy i kanał wylotowy są uformowane w obudowie w postaci jednego elementu.

Korzystnie, licznik zawiera układ regulacyjny składający się z kanału obejściowego uformowanego w ściance komory pomiarowej obudowy i czopa regulującego.

Istotną cechę licznika według wynalazku stanowi specyficzny kształt kanału wlotowego, który zaczyna się już w króćcu wlotowym, a nie dopiero w płaszczu komory pomiarowej. Tej cesze licznik zawdzięcza swą minimalną długość konstrukcyjną. Wysoką czułość pomiarową i nieznaczny spadek ciśnienia licznik zawdzięcza temu, że strumień cieczy do kanału wlotowego przed jego ujściem do komory pomiarowej biegnie równolegle do środkowej osi podłużnej obudowy.

Szczególne znaczenie ma jednak ostatnia cecha określająca wymiar, dzięki podaniu którego zapewnia się to, że ujście kanału wlotowego do komory pomiarowej względem króćca wlotowego jest tak dalece przesunięte w bok, że tylko ciecz o zmienionym kierunku, a przez to ciecz ukierunkowana napotyka wirnik skrzydełkowy w obszarze zewnętrznego końca łopatek skrzydełkowych i to także tylko wąskim, dokładnie skierowanym profilem przepływu. Nie ma to miejsca w przypadku wszystkich znanych liczników do cieczy z wyjątkiem liczników z króćcami wlotowymi i wylotowymi przesuniętymi w bok wzglę dem ś rodkowej osi podł uż nej. W przypadku tych liczników na skutek wyrównania szczeliny względnie kanału wlotowego i ewentualnie wylotowego część cieczy pomiarowej może wejść bez zmiany kierunku do komory pomiarowej, w której napotyka ona łopatki skrzydełkowe wirnika skrzydełkowego stosunkowo blisko osi. Ta część cieczy wytwarza w ten sposób tylko nieznaczny moment skręcający, co zmniejsza czułość pomiaru, a także ma długi okres styczności z wirnikiem skrzydełkowym, co zwiększa spadek ciśnienia.

Dzięki temu, że drugi prosty kawałek ścianki kanału wlotowego leży w jednej linii z zewnętrzną średnicą wirnika skrzydełkowego ciecz wychodząca z kanału wlotowego do komory pomiarowej napotyka łopatki skrzydełkowe wirnika skrzydełkowego w maksymalnie możliwym odstępie od osi obrotu, przez co na wirnik skrzydełkowy jest wywierany maksymalny moment skręcający.

Dzięki temu, że kanał wylotowy jest uformowany jako odbicie lustrzane względem kanału wlotowego, jest zapewnione to, że korzyści uzyskane przez specjalne ukształtowanie kanału wlotowego przeniosą się także na kanał wylotowy.

Każdy licznik z wirnikiem skrzydełkowym ma możliwość regulacji w zakładzie dzięki układowi regulacyjnemu, który składa się z kanału obejściowego, uformowanego w ściance komory pomiarowej, i czopa regulującego, który zmienia przekrój kana łu obejściowego.

Dzięki temu, że ścianka komory pomiarowej stanowi korzystnie jednocześnie ściankę obudowy dają się znacznie zmniejszyć czasy i koszty produkcji.

PL 205 049 B1

Prostokątny kształt przekroju kanałów wlotowego i wylotowego, zaczynających się w króćcu wlotowym względnie wylotowym, jest w przypadku wirnika skrzydełkowego kształtem optymalnie dostosowanym do profilu strumienia.

Aby osiągnąć wysoką czułość pomiaru także i przy najmniejszych przepływach, zaleca się dobieranie minimalnie wąskiego ujścia kanału wlotowego względnie wylotowego do komory pomiarowej względnie z komory pomiarowej, tak aby przez działanie dławiące zwiększyć szybkość przepływu mierzonej cieczy. Rozumie się, że musi być uwzględniony powstający przy tym spadek ciśnienia, który jest ograniczony obowiązującymi normami.

Jednocześnie zgodnie z dalszą postacią wynalazku ujście kanału wlotowego względnie wylotowego do komory pomiarowej względnie z komory pomiarowej jest dostosowane do wysokości skrzydełek wirnika skrzydełkowego, przez co zapewnia się napędzanie wirnika skrzydełkowego przez całą ilość cieczy.

Dzięki temu, że przewiduje się wykonywanie obudowy w postaci jednego elementu drogą formowania wtryskowego z tworzywa sztucznego można wytwarzać w jednym cyklu roboczym obudowę, króciec wlotowy i wylotowy, kanał wlotowy i wylotowy, łożysko wirnika skrzydełkowego, kanał regulujący i ewentualne hydrauliczne elementy zabudowy.

Korzystnym zastosowaniem wynalazku są liczniki jednostrumieniowe.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym przekroju licznik jednostrumieniowy o maksymalnej czułości pomiarowej i minimalnym spadku ciśnienia według stanu techniki, fig. 2 - w schematycznym przekroju inny licznik jednostrumieniowy według stanu techniki, fig. 3 - obudowę licznika do cieczy według wynalazku, w widoku z boku, fig. 4 - obudowę licznika z fig. 3, w przekroju wzdłuż linii IV-IV, a fig. 5 - obudowę licznika z fig. 3 i fig. 4, w widoku z przodu.

Na fig. 1 przedstawiony jest licznik jednostrumieniowy znany ze stanu techniki. W komorze pomiarowej 11 obudowy 10 licznika jest ułożyskowany obrotowo wirnik skrzydełkowy 1. Mierzoną ciecz doprowadza się do komory pomiarowej 11 poprzez króciec wlotowy 15 i odprowadza z komory pomiarowej 11 poprzez króciec wylotowy 16. Króćce wlotowy 15 i wylotowy 16 są przesunięte w bok względem środkowej osi podłużnej y-y obudowy 10 licznika. W króćcu wlotowym 15 i króćcu wylotowym 16 są utworzone, odpowiednio, kanał wlotowy 20 i kanał wylotowy 30. Te kanały 20, 30 przebiegają w zasadzie równolegle do środkowej osi podłużnej y-y obudowy 10 i mają przekrój kołowy. W ten sposób profil strumienia mierzonej cieczy 2 wychodzący z kanału wlotowego 20 do komory pomiarowej 11 napotyka końce skrzydełek wirnika skrzydełkowego 1 w zasadzie pod kątem prostym względnie wirnik skrzydełkowy 1 stycznie, który w ten sposób jest napędzany z maksymalnym momentem obrotowym i osiąga swoją maksymalną czułość pomiarową. Po przekazaniu przez mierzoną ciecz jej pędu do wirnika skrzydełkowego 1, zostaje ona przyjęta przez kanał wylotowy 30. W ten sposób kontakt pomiędzy mierzoną cieczą 2 i wirnikiem skrzydełkowym 1 jest minimalnie krótki i nawet przy wielkich przepływach występuje tylko minimalny spadek ciśnienia.

Ponieważ wskutek asymetrycznego rozmieszczenia króćców wlotowego 15 i wylotowego 16 liczniki przedstawione na fig. 1, jak opisano na wstępie, nie wszędzie mogą być montowane, to konstruowano obudowy liczników, w których króćce wlotowy 15 i wylotowy 16 są usytuowane w środkowej osi podłużnej y-y obudowy 10 licznika i jest to przedstawione na fig. 2. Liczniki te mają wprowadzoną do obudowy 10 komorę pomiarową 11 o stosunkowo dużej grubości ścianki 12, w której jest uformowany kanał wlotowy 20 i kanał wylotowy 30. W celu osiągnięcia do pewnego stopnia stycznego przepływu względem wirnika skrzydełkowego 1 kanały wlotowy 20 i wylotowy 30 są załamane pod pewnym kątem względem środkowej osi podłużnej y-y. Dzięki swojej krótkości kanał wlotowy 20 ma jednak tylko minimalne działanie zmieniające kierunek przepływu i stąd wynika bardzo szeroki profil przepływu mierzonej cieczy 2, który uderza w skrzydełka wirnika skrzydełkowego pod niekorzystnym kątem, a przede wszystkim blisko osi. W ten sposób wirnik skrzydełkowy 1 wykazuje tylko nieznaczną czułość pomiaru. Wskutek długiej drogi od kanału wlotowego 20 do kanału wylotowego 30 tworzą się w komorze pomiarowej znaczne zawirowania, które przy dużych przepływach zwiększają spadek ciśnienia.

Na fig. 3, fig. 4 i fig. 5 przedstawiono, odpowiednio, w widoku z boku, w przekroju i w widoku z przodu obudowę 10 licznika według wynalazku wykonaną w postaci jednego elementu z tworzywa sztucznego za pomocą formowania wtryskowego. Króciec wlotowy 15 i króciec wylotowy 16 są usytuowane w środkowej osi podłużnej y-y obudowy 10. Ścianka 12 komory pomiarowej tworzy jednocześnie ściankę obudowy. Na dnie 13 komory pomiarowej 11 są uformowane jednocześnie z wytwarzaPL 205 049 B1 niem obudowy 10 żeberka piętrzące 14, które w znany sposób dokonują linearyzacji krzywej pomiarowej wirnika skrzydełkowego 1. Poza tym w ściance 12 komory pomiarowej jest uformowany kanał regulujący 17, którego przekrój można zmieniać za pomocą czopa regulującego 18.

Kanał wlotowy 20 zaczyna się już w króćcu wlotowym 15 i ma, na rysunku na dolnej stronie, pierwszy prosty odcinek 21 ścianki, który kończy się na pierwszej krawędzi A-A. Ta sama, na rysunku dolna, strona kanału wlotowego 20 tworzy przed wejściem do komory pomiarowej 11 drugi, również prosty odcinek 22 ścianki, który przebiega równolegle do środkowej osi podłużnej y-y. Po stronie kanału wlotowego 20, leżącej naprzeciwko drugiego prostego odcinka 22 ścianki, przy ujściu do komory pomiarowej 11 jest utworzona druga krawędź B-B.

Jeżeli teraz wymiar B, utworzony z różnicy odstępu drugiej krawędzi B-B od środkowej osi podłużnej y-y i odstępu pierwszej krawędzi A-A od środkowej osi podłużnej y-y jest równy zeru albo większy od zera, to jest zapewnione to, że także minimalna część mierzonej cieczy, która wpływa do króćca wlotowego 15, nie może osiągnąć komory pomiarowej 11 bez zmiany kierunku. Tylko w ten sposób można zapewnić, aby cała mierzona ciecz 2, przedstawiona przez profil strumienia, napotkała w postaci wąskiego, dokładnie ukierunkowanego strumienia cieczy wirnik skrzydełkowy 1 w obszarze zewnętrznego końca łopatek skrzydełkowych. W ten sposób także już przy małych przepływach wytwarza się maksymalny moment skręcający, który jest odpowiedzialny za maksymalną czułość pomiaru.

Jeżeli, jak przedstawiono na fig. 4, kanał wylotowy 30 jest wykonany względem poprzecznej osi x-x obudowy licznika jako odbicie lustrzane w stosunku do kanału wlotowego 20, to mierzona ciecz może ponownie opuszczać komorę pomiarową 11 na najkrótszej drodze, dzięki czemu także i przy dużych przepływach występuje tylko minimalny spadek ciśnienia.

Czułość pomiaru i spadek ciśnienia licznika jednostrumieniowego według wynalazku przedstawionego na fig. 3 do fig. 5 odpowiadają czułości pomiaru i spadkowi ciśnienia licznika do cieczy przedstawionego na fig. 1, przy czym jednak króciec wlotowy i króciec wylotowy leżą w środkowej osi podłużnej obudowy, a sam licznik ma w sumie minimalną długość konstrukcyjną.

Claims (10)

1. Licznik jednostrumieniowy do cieczy, w zasadzie zawierający wirnik skrzydełkowy z łopatkami skrzydełkowymi, obudowę z komorą pomiarową mającą ściankę komory pomiarowej, króćcem wlotowym, króćcem wylotowym, kanałem wlotowym z króćca wlotowego do komory pomiarowej i kanałem wylotowym z komory pomiarowej do króćca wylotowego, przy czym w zasadzie kanał wlotowy zaczyna się w króćcu wlotowym i ma z jednej strony zaczynający się w króćcu wlotowym pierwszy prosty odcinek ścianki, który kończy się na pierwszej krawędzi oraz z jednej strony uchodzi drugim prostym odcinkiem ścianki do komory pomiarowej, a z drugiej strony uchodzi przy drugiej krawędzi do komory pomiarowej i zmienia kierunek mierzonej cieczy stycznie na łopatki skrzydełkowe wirnika skrzydełkowego, zaś przyłącza króćca wlotowego i wylotowego są osadzone na środkowej osi podłużnej obudowy, znamienny tym, że drugi prosty odcinek (22) ścianki kanału wlotowego (20) obudowy (10) jest skierowany w przybliżeniu równolegle do środkowej osi podłużnej (y-y) obudowy (10), a wymiar (B), utworzony z różnicy odstępu drugiej krawędzi (B-B) od środkowej osi (y-y) podłużnej obudowy (10) z jednej strony i odstępu pierwszej krawędzi (A-A) od środkowej osi podłużnej (y-y) z drugiej strony, jest równy zeru albo większy od zera.

2. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi prosty odcinek (22) ścianki jest styczny do zewnętrznej średnicy wirnika skrzydełkowego (1).

3. Licznik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ścianka (12) komory pomiarowej (11) stanowi jednocześnie ściankę obudowy (10).

4. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał wlotowy (20) ma przekrój prostokątny.

5. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że ujście kanału wlotowego (20) do komory pomiarowej (11) względnie kanału wylotowego (30) z komory pomiarowej (11) jest minimalnie wąskie z uwzględnieniem powstającego spadku ciśnienia.

6. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokość ujścia kanału wlotowego (20) do komory pomiarowej (11) względnie kanału wylotowego (30) z komory pomiarowej (11) jest dostosowana do wysokości łopatek skrzydełkowych wirnika skrzydełkowego (1).

7. Licznik według zastrz. 1 do 6, znamienny tym, że kanał wylotowy (30) obudowy (10) jest uformowany jako odbicie lustrzane względem kanału wlotowego (20).

PL 205 049 B1

8. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (10) jest wykonana w postaci jednego elementu metodą formowania wtryskowego z tworzywa sztucznego.

9. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał wlotowy (20) i kanał wylotowy (30) są uformowane w obudowie (10) w postaci jednego elementu.

10. Licznik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera układ regulacyjny składający się z kanału obejściowego (17) uformowanego w ściance (12) komory pomiarowej obudowy (10) i czopa regu-