RU2753149C1

RU2753149C1 - Water flow metering device

Info

Publication number: RU2753149C1
Application number: RU2021104313A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Сизов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл"; Гречищев Виталий Петрович
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2021-08-12
Also published as: WO2022177459A1

Abstract

FIELD: water flow metering technology.

SUBSTANCE: invention is applicable in water flow metering devices with automatic data transmission and with the possibility of remote disconnection of the water supply for non-payment of its consumption by the service user. The water flow metering device contains a housing with an inlet pipe, an internal water pipe and an outlet pipe, a counting unit, an internal water pipe shut-off valve, a remote control device, a gear-driven shut-off valve drive, a battery connected to the drive. The upper end of the piston rod of the shut-off valve interacts with the gear rack of the gear transmission. The valve piston is made with two through holes, the axes of which are located parallel to the axis of the water duct, the length of the piston stroke to the stroke limiter is equal to the distance between the longitudinal axes of the piston holes. A water pipe shut-off element is placed in one of the holes. The distance from the upper surface of the piston to the axis of the hole with the locking element corresponds to the distance from the piston stroke limiter to the axis of the water duct.

EFFECT: reducing dimensions and simplifying design of the device for accounting for water consumption with remote blocking of its supply, ensuring that the consumer does not have the ability to turn off the device.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода, в частности, к приборам для учета расхода воды в зданиях и помещениях. Применимо в устройствах с автоматической передачей данных и с возможностью дистанционного отключения подачи воды за неоплату ее потребления пользователем услуги. Может использоваться в жилых и административных зданиях.The invention relates to devices for measuring flow, in particular, to devices for metering the flow of water in buildings and premises. Applicable in devices with automatic data transmission and with the ability to remotely shut off the water supply for non-payment for its consumption by the user of the service. Can be used in residential and office buildings.

При оказании услуг по подаче воды потребителям проблемным является дистанционное отключение воды при неоплате услуг. Для перекрытия воды с помощью водомеров с автоматической передачей данных о расходе в них используют электродвигатели с редукторами, связанными с шаровыми кранами. Недостатком существующих конструкций является необходимость потребления внешней мощности порядка 50 Вт в секунду, для чего электродвигатель такого водомера подключают к розетке с напряжением 220 В. Кроме того недостатком является возможность у потребителя-неплательщика выключить устройство, отсоединив его от электросети.When providing services for the supply of water to consumers, the problem is remote disconnection of water in case of non-payment of services. To shut off the water using water meters with automatic transmission of flow data, they use electric motors with gearboxes associated with ball valves. The disadvantage of existing designs is the need to consume external power of the order of 50 W per second, for which the electric motor of such a water meter is connected to an outlet with a voltage of 220 V. In addition, the disadvantage is the ability for a non-paying consumer to turn off the device by disconnecting it from the mains.

Известен водосчетчик, выполненный с возможностью беспроводной сигнализации об утечке воды по патенту на полезную модель CN201259434, G01F 1/56, 2009. Сигнальное устройство для обнаружения утечки воды и закрытия водовода включает датчик Холла, модуль управления таймером, передающий модуль, приемник, переключатель, трансмиссию, соединенную с шаровым клапаном. Датчик Холла и шаровой клапан устанавливаются на входе воды водосчетчика. Время срабатывания сигнализации об утечке воды устанавливается с помощью таймера в сигнальном устройстве. Открытие и закрытие шарового клапана осуществляют в течение времени, когда вода течет через датчик Холла. Передачу информации об утечке реализуют путем передачи и приема беспроводного сигнала. Недостатком является сложность устройства, невозможность отключать подачу воды независимо от сигнализации об утечке, например при неоплате потребления воды пользователем.Known is a water meter capable of wireless signaling of water leakage according to the utility model patent CN201259434, G01F 1/56, 2009. The signaling device for detecting water leakage and closing the water conduit includes a Hall sensor, a timer control module, a transmitting module, a receiver, a switch, a transmission connected to the ball valve. Hall sensor and ball valve are installed at the water inlet of the water meter. The alarm time for water leakage is set using a timer in the alarm device. The opening and closing of the ball valve is carried out during the time when water flows through the Hall sensor. The transmission of information about the leak is realized by transmitting and receiving a wireless signal. The disadvantage is the complexity of the device, the inability to turn off the water supply regardless of the leak alarm, for example, if the user does not pay for water consumption.

Известна заявка России на изобретение №2016105403, G01D 4/08, 2017 «Устройство для измерения и регулирования отпуска воды». Устройство для измерения и регулирования отпуска воды потребителю, включает счетчик для измерения количества отпущенной воды и регулирующий клапан. Счетчик воды имеет модуль для дистанционной передачи результатов измерения. Устройство снабжено электронным блоком управления, а регулирующий клапан снабжен информационным табло и приводом с дистанционным управлением. Электронный блок управления, сопоставляя заложенную в него информацию о произведенной потребителем оплате за воду с суммой оплаты, рассчитанной за фактически потребленную воду на основании показаний водосчетчика вычисляет платежный баланс и непрерывно передает его величину на информационное табло регулирующего клапана. При появлении долга по оплате за воду блок управления подает команду на привод регулирующего клапана с целью уменьшения сечения трубопровода для ограничения подачи воды потребителю, причем это ограничение пропорционально величине долга потребителя по оплате за воду, а также через GSM-канал извещает потребителя о наличии долга по оплате. Недостатком является сложность устройства, его большие габариты, превышающие размеры стандартных водомеров, необходимость использования внешнего источника энергии для его работы.Known application of Russia for the invention No. 2016105403, G01D 4/08, 2017 "A device for measuring and regulating the release of water." A device for measuring and regulating the supply of water to the consumer, includes a meter for measuring the amount of released water and a control valve. The water meter has a module for remote transmission of measurement results. The device is equipped with an electronic control unit, and the control valve is equipped with an information board and a remote-controlled drive. The electronic control unit, comparing the information contained in it about the payment for water made by the consumer with the amount of payment calculated for actually consumed water, based on the readings of the water meter, calculates the balance of payments and continuously transmits its value to the information board of the control valve. When there is a debt to pay for water, the control unit sends a command to the control valve drive in order to reduce the cross-section of the pipeline to limit the supply of water to the consumer, and this limitation is proportional to the amount of the consumer's debt to pay for water, and also through the GSM channel notifies the consumer about the presence of debt. payment. The disadvantage is the complexity of the device, its large dimensions, exceeding the dimensions of standard water meters, the need to use an external energy source for its operation.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран счетчик воды с дистанционным управлением клапаном беспроводной передачи по патенту на полезную модель CN210625762, G01F 15/00, 2020. Счетчик воды включает корпус счетчика воды, корпус клапана, аккумуляторный блок, антенну, счетный узел, привод, модуль беспроводной связи, модуль приема и передачи инфракрасного излучения и модуль управления. Корпус клапана крепится к внешней стороне корпуса водомера. Аккумуляторный блок, антенна, счетный узел и приводной кожух смонтированы в нижней части корпуса. Первая шестерня жестко установлена на верхнем конце штока клапана, внешняя сторона первой шестерни соединена со второй шестерней и третьей шестерней. Внешняя сторона третьей шестерни соединена с приводом. Привод, первая шестерня, вторая шестерня и третья шестерня расположены в приводном отсеке. Помимо возможности дистанционного управления клапаном, рабочее положение клапана может регулироваться вручную с помощью вращающейся головки и второй передаточной шестерни. Недостатком является возможность у потребителя-неплательщика открыть клапан вручную после дистанционного отключения воды. Кроме того, недостатком являются большие габариты счетчика, вызванные необходимостью использования электродвигателя достаточно высокой мощности с редуктором для возможности регулирования положения клапана. Это в свою очередь вызывает необходимость использования аккумуляторного блока большой емкости и больших размеров и изменение длины присоединительного трубопровода в случае замены счетчика воды.As the closest analogue to the claimed technical solution, a water meter with remote control of a wireless transmission valve according to a utility model patent CN210625762, G01F 15/00, 2020 was selected. The water meter includes a water meter body, valve body, battery unit, antenna, counting unit, drive, wireless communication module, infrared transmitting and receiving module and control module. The valve body is attached to the outside of the meter body. The battery pack, antenna, counting unit and drive casing are mounted in the lower part of the housing. The first gear is rigidly mounted on the upper end of the valve stem, the outer side of the first gear is connected to the second gear and the third gear. The outer side of the third gear is connected to the drive. The drive, the first gear, the second gear and the third gear are located in the drive compartment. In addition to being able to remotely control the valve, the operating position of the valve can be manually adjusted using a rotating head and a second transmission gear. The disadvantage is the possibility for the non-paying consumer to open the valve manually after the remote shutdown of the water. In addition, the disadvantage is the large dimensions of the meter, caused by the need to use an electric motor of sufficiently high power with a gearbox to be able to regulate the valve position. This, in turn, necessitates the use of a large-capacity and large-sized battery pack and a change in the length of the connecting pipeline in case of replacing the water meter.

Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение габаритов и упрощение конструкции устройства для учета расхода воды с дистанционным перекрытием ее подачи, обеспечение у потребителя отсутствия возможности выключения устройства.The technical result of the claimed invention is to reduce the size and simplify the design of the device for metering the flow of water with a remote shutdown of its supply, ensuring the consumer is unable to turn off the device.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве учета расхода воды, содержащем корпус с входным патрубком, внутренним водоводом и выходным патрубком, счетный узел, запорный клапан внутреннего водовода, устройство для дистанционного управления, привод запорного клапана с зубчатой передачей, аккумуляторную батарею, связанную с приводом, согласно изобретению, верхний конец штока поршня запорного клапана взаимодействует с зубчатой рейкой зубчатой передачи, поршень клапана выполнен с двумя сквозными отверстиями, оси которых расположены параллельно оси водовода, длина хода поршня до ограничителя хода равна расстоянию между продольными осями отверстий поршня, в одном из отверстий размещен запорный элемент водовода, расстояние от верхней поверхности поршня до оси отверстия с запорным элементом соответствует расстоянию от ограничителя хода поршня до оси водовода.The technical result is achieved due to the fact that in a water metering device containing a housing with an inlet pipe, an internal water conduit and an outlet pipe, a counting unit, an internal water conduit shut-off valve, a device for remote control, a gear shut-off valve drive, a battery connected with a drive, according to the invention, the upper end of the check valve piston rod interacts with the gear rack of the gear transmission, the valve piston is made with two through holes, the axes of which are parallel to the axis of the water conduit, the length of the piston stroke to the stop is equal to the distance between the longitudinal axes of the piston holes, in one a shut-off element of the water conduit is placed from the holes, the distance from the upper surface of the piston to the axis of the hole with the shut-off element corresponds to the distance from the stop of the piston stroke to the axis of the water conduit.

Технический результат обеспечивается за счет упора верхнего конца штока поршня клапана в поверхность зубчатой рейки передаточного механизма. Это позволяет освободить шток от прижима его рейкой и привести в движение поршень запорного клапана за счет давления в водоводе без использования энергии от электродвигателя. Выполнение поршня клапана с двумя отверстиями, одно из которых свободно, а в другом размещен запорный элемент клапана, например, шар, диаметр которого больше отверстия водовода, позволяет вместо открытого отверстия поршня установить напротив водовода отверстие с запорным шаром. Точная установка отверстий поршня напротив водовода обеспечивается за счет того, что ход поршня ограничен ограничителем, максимальная длина хода поршня из нижнего его положения до ограничителя равна расстоянию между продольными осями отверстий, а расстояние от верхней поверхности поршня до оси отверстия с запорным элементом соответствует расстоянию от ограничителя хода поршня до оси водовода. Это позволяет изменить открытое положение водовода на перекрытое за счет поднятия поршня без использования энергии от электродвигателя. Электродвигатель в предлагаемой конструкции необходим только для единовременного перемещения зубчатой рейки с целью освобождения штока поршня. За счет этого появляется возможность использовать в устройстве микродвигатель и батарейку малой мощности и размеров и значительно уменьшить габариты устройства по сравнению с аналогом. Кроме того, отсутствие связи устройства с внешним источником питания не позволяет потребителю самостоятельно выключить устройство, отсоединив его от сети.The technical result is provided due to the abutment of the upper end of the valve piston rod against the surface of the gear rack of the transmission mechanism. This makes it possible to release the rod from its clamping by the rail and set in motion the check valve piston due to the pressure in the water line without using energy from the electric motor. The design of the valve piston with two holes, one of which is free, and the other contains a valve closure element, for example, a ball whose diameter is larger than the opening of the water conduit, allows instead of the open hole of the piston to install a hole with a locking ball opposite the water conduit. The exact setting of the piston holes opposite the water conduit is ensured due to the fact that the piston stroke is limited by a limiter, the maximum length of the piston stroke from its lower position to the limiter is equal to the distance between the longitudinal axes of the holes, and the distance from the upper surface of the piston to the axis of the hole with the locking element corresponds to the distance from the limiter stroke of the piston to the axis of the water conduit. This makes it possible to change the open position of the water conduit to the closed one by raising the piston without using energy from the electric motor. The electric motor in the proposed design is necessary only for a one-time movement of the gear rack in order to release the piston rod. Due to this, it becomes possible to use a micromotor and a battery of low power and dimensions in the device and significantly reduce the dimensions of the device in comparison with the analogue. In addition, the lack of communication between the device and an external power source does not allow the consumer to independently turn off the device by disconnecting it from the network.

На фигуре 1 схематично представлено устройство учета расхода воды.Figure 1 schematically shows a water metering device.

На фигуре 2 представлен внешний вид устройстве учета расхода воды.Figure 2 shows the appearance of a water metering device.

Устройство учета расхода воды содержит корпус 1, счетный узел 2, устройство для дистанционного управления 3, аккумуляторную батарею 4, связанную с микроэлектродвигателем 5, зубчатую передачу 6 с зубчатой рейкой 7. Корпус 1 выполнен с входным патрубком 8, выходным патрубком 9, внутренним водоводом 10, запроным клапаном 11. Запорный клапан 11 содержит поршень 12, шток 13, ограничитель хода 14 поршня 12. Поршень 12 выполнен с верхним отверстием 15, диаметр которого равен диаметру водовода 10, и с нижнем отверстием 16. В отверстии 16 установлен запорный элемент 17, выполненный, например, в виде шара. Диаметр запорного элемента 17 превышает диаметр водовода 10. Запорный элемент 17 может быть выполнен в виде клина, полусферы и т.д.The water metering device contains a housing 1, a counting unit 2, a device for remote control 3, a storage battery 4 connected to a microelectric motor 5, a gear train 6 with a toothed rack 7. The housing 1 is made with an inlet 8, an outlet 9, an internal water conduit 10 shut-off valve 11. The check valve 11 contains a piston 12, a rod 13, a stroke limiter 14 of the piston 12. The piston 12 is made with an upper hole 15, the diameter of which is equal to the diameter of the water conduit 10, and with a lower hole 16. A shut-off element 17 is installed in the hole 16, made, for example, in the form of a ball. The diameter of the shut-off element 17 exceeds the diameter of the water conduit 10. The shut-off element 17 can be made in the form of a wedge, a hemisphere, etc.

Устройство учета расхода воды работает следующим образом.The water metering device works as follows.

Устройство устанавливают во внешний водовод через фланцы входного 8 и выходного 9 патрубков. Устройство дистанционно, с помощью радиосвязи типа LPWAN связано с базовой управляющей станцией и управляется с помощью программного обеспечения с рабочего места оператора. Может использоваться базовая станция «Луч». Показания счетчика расхода воды счетного узла 2 передаются раз в сутки. Когда потребитель перестаёт оплачивать потребление воды, по команде с базовой станции поступает сигнал на устройство для дистанционного управления 3. Далее по сигналу от устройства дистанционного управления 3 подается напряжение от аккумуляторной батареи 4 на микродвигатель 5. В качестве аккумуляторной батареи 4 используют 3-вольтовую батарею питания, например «FANSO ER 14505H 3.6V.», в качестве микродвигателя 5 могут использовать модель ZG1812-07230-236 со следующими электрическими характеристиками: напряжение - 3 В, сила тока - 15 мА. С помощью зубчатого передаточного механизма 6 микродвигатель 5 совершает работу по перемещению зубчатой рейки 7. В результате перемещения зубчатой рейки 7 высвобождается шток 13 поршня 12 запорного клапана 11. Избыточное давление в водоводе 10 давит на поршень 12 и он из своего первоначального положения, когда отверстие 15 находилось напротив водовода 10, перемещается вверх до упора в ограничитель хода 14. При этом отверстие 16 оказывается напротив водовода 10, и свободно перемещающийся резиновый шар 17 под действием давления потока садится в седло клапана (на чертеже не показано), выполненное в отверстии 16 и перекрывает водовод 10. Прекращается подача воды. Малые размеры устройства позволяют не превышать стандартную длину счетчиков воды, которая составляет 110 мм, не изменять длину присоединительного внешнего водовода при необходимости замены устройства.The device is installed into an external water conduit through the flanges of the inlet 8 and outlet 9 nozzles. The device is remotely connected by radio communication of the LPWAN type with the base control station and controlled by software from the operator's workstation. The base station "Luch" can be used. The readings of the water flow meter of the counting unit 2 are transmitted once a day. When the consumer stops paying for water consumption, on command from the base station, a signal is sent to the device for remote control 3. Then, on the signal from the remote control device 3, voltage is supplied from the storage battery 4 to the micromotor 5. A 3-volt battery is used as storage battery 4 , for example "FANSO ER 14505H 3.6V.", model ZG1812-07230-236 with the following electrical characteristics can be used as a micromotor 5 with the following electrical characteristics: voltage - 3 V, current strength - 15 mA. With the help of the gear transmission mechanism 6, the micromotor 5 performs the work of moving the gear rack 7. As a result of the movement of the gear rack 7, the rod 13 of the piston 12 of the check valve 11 is released. was opposite the water conduit 10, moves up to the stop against the travel stop 14. In this case, the hole 16 is opposite the water conduit 10, and the freely moving rubber ball 17 under the action of the flow pressure sits in the valve seat (not shown in the drawing) made in the hole 16 and overlaps water conduit 10. Water supply stops. Small dimensions of the device allow not to exceed the standard length of water meters, which is 110 mm, not to change the length of the connecting external water conduit if the device needs to be replaced.

При использовании устройства у водоснабжающих организаций нет необходимости попадать в помещение для отключения воды. Отключение осуществляют дистанционно. Весь механизм отключения находится под пломбой. Повторное включение и взведение механизма возможно только через срыв пломбы.When using the device, water supply organizations do not need to get into the room to turn off the water. Disconnection is carried out remotely. The entire shutdown mechanism is sealed. Re-engaging and cocking the mechanism is possible only through breaking the seal.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить габариты устройства и упростить его конструкцию, обеспечить у потребителя отсутствие возможности выключения устройства.Thus, the invention makes it possible to reduce the dimensions of the device and simplify its design, to ensure that the consumer is unable to turn off the device.

Claims

A device for metering water consumption, containing a housing with an inlet pipe, an internal water conduit and an outlet pipe, a counting unit, an internal water conduit shut-off valve, a device for remote control, a gear shut-off valve drive, a battery connected to the drive, characterized in that the upper the end of the piston rod of the check valve interacts with the gear rack of the gear transmission, the valve piston is made with two through holes, the axes of which are parallel to the axis of the water line, the length of the piston stroke to the stop is equal to the distance between the longitudinal axes of the piston holes, one of the holes contains a shut-off element of the water line, the distance from the upper surface of the piston to the axis of the hole with the locking element corresponds to the distance from the piston travel stop to the axis of the water conduit.