PL196156B1 - Mechanizm kompensacji temperaturowej dla przepływomierza, zwłaszcza przepływomierza miechowego - Google Patents

Abstract

1. Mechanizm kompensacji temperaturowej dla przeplywomierza, zwlaszcza przeplywomie- rza miechowego, który zawiera mechanizm kompensacji temperaturowej, z czescia obro- towa wokól osi, co najmniej jeden element kor- bowy, który jest polaczony z czescia obrotowa w sposób zapewniajacy obrót, co najmniej jed- no ramie wychylne, które jest polaczone prze- gubowo z elementem korbowym, co najmniej jeden element sprzegajacy, który jest polaczony z ramieniem wychylnym, jak równiez element kompensacyjny zalezny od temperatury, który okresla pozycje katowa ramienia wychylnego, znamienny tym, ze element sprzegajacy (3) jest polaczony przestawnie w zaleznosci od zmian temperatury wzgledem ramienia wychyl- nego (4). PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy mechanizmu kompensacji temperaturowej przepływomierza, zwłaszcza przepływomierza miechowego przeznaczonego do urządzenia czułego na temperaturę, a w szczególności do gazomierza miechowego.

Znany mechanizm kompensacji temperaturowej, zwłaszcza przepływomierza miechowego, zawiera na ogół mechanizm kompensacji temperaturowej złożony z części obrotowej wokół osi, co najmniej jednego elementu korbowego, który jest połączony z częścią obrotową w sposób zapewniający obrót, co najmniej jednym ramieniem wychylnym, które jest połączone przegubowo z elementem korbowym, co najmniej jeden element sprzęgający, który jest połączony z ramieniem wychylnym, również elementem kompensacyjnym zależnym od temperatury, który określa pozycję kątową ramienia wychylnego. Zbliżone rozwiązanie przedstawione jest w opisie US 2753 712.

Gazomierze miechowe pracują na ogół z co najmniej jedną komorą, która przez ruchomą membranę podzielona jest na dwie przestrzenie. Obie przestrzenie przyłączane są na zmianę do wlotu gazu oraz wylotu gazu. Cykliczne przełączanie zabezpiecza system suwakowy, którego ruchy tam i z powrotem uruchamiane są przez membranę, a mianowicie przez włączanie pośrednie mechanizmu kompensacji, przy czym element korbowy napędzany jest od membrany, podczas kiedy system suwakowy uzyskuje swój napęd od części obrotowej.

Z reguły część obrotowa ukształtowana jest zwykle jako wał, podczas gdy element sprzęgający stanowi na ogół czop korbowy. W równoważnym stopniu są możliwe do wykonania inaczej ukształtowane mechanizmy kompensacji. Dla przykładu część obrotową może stanowić zwykła tarczka, podczas kiedy element sprzęgający stanowi otwór ukształtowany dla uchwycenia sworznia.

Gazomierz miechowy jest czuły na temperaturę, a mianowicie przede wszystkim ze względu na zależność temperaturową gęstości gazu (3 K odpowiadają zmianie objętości o około 1%). Gaz dostarczany jest przewodami ziemnymi i z tego względu przeważnie posiada stałą temperaturę. Gdy pomieszczenie ustawienia gazomierza miechowego znajduje się na ogół w stałej temperaturze, to wtedy nie występują żadne trudności. Problemy powstają natomiast, kiedy gazomierz miechowy jest umieszczony na ścianie zewnętrznej budynku, tam oddziałują nań wahania temperatury, które bez trudu mogą wynosić 60 do 70 K. W takim przypadku włączany jest do działania zależny od temperatury element kompensacyjny, który określa pozycję kątową ramienia wychylnego.

Z praktyki znane jest takie usytuowanie ramienia wychylnego mechanizmu kompensacji, aby element kompensacyjny przestawiał element sprzęgający, zasadniczo promieniowo od osi części obrotowej. To powoduje, że skok membrany miechowego licznika gazu ulega zmianie. Objętość przepuszczana na każdy krok liczący dopasowuje się więc do każdorazowo występującej temperatury zewnętrznej.

Stwierdzono, że kompensacja temperatury znanego mechanizmu kompensacji jest możliwa jeszcze do poprawienia. Stosownie do tego, zadaniem wynalazku jest ulepszenie mechanizmu kompensacji temperaturowej.

Mechanizm kompensacji temperaturowej przepływomierza miechowego, który zawiera mechanizm kompensacji temperaturowej z część obrotową wokół osi, co najmniej jeden element korbowy, który jest połączony z częścią obrotową w sposób zapewniający obrót, co najmniej jedno ramię wychylne, które jest połączone przegubowo z elementem korbowym, co najmniej jeden element sprzęgający, który jest połączony z ramieniem wychylnym, jak również element kompensacyjny zależny od temperatury, który określa pozycję kątową ramienia wychylnego, charakteryzuje się tym według wynalazku, że element sprzęgający jest połączony przestawnie w zależności od zmian temperatury względem ramienia wychylnego.

W dalszych istotnych szczegółach wynalazek charakteryzuje się tym, że element sprzęgający jest sprzężony z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym, korzystnie przez wychylne ramię, przy czym element sprzęgający jest prowadzony w kulisie ukształtowanej w elemencie korbowym.

Dalej wynalazek charakteryzuje się tym, że element sprzęgający jest połączony przestawnie względem ramienia wychylnego w kierunku jego punktu obrotu, a punkt obrotu ramienia wychylnego jest usytuowany mimośrodowo względem osi obrotu przy elemencie korbowym.

Również wynalazek charakteryzuje się tym, że linia między elementem sprzęgającym oraz punktem obrotu ramienia wychylnego z linią między elementem sprzęgającym oraz osią części obrotowej tworzy zasadniczo kąt prosty.

PL 196 156 B1

Wynalazek wyróżnia się również tym, że zależny od temperatury element kompensacyjny wsparty jest na elemencie korbowym i posiada ramię uruchamiające wchodzące przegubowo do ramienia wychylnego, które skierowane jest zasadniczo przeciw punktowi obrotu ramienia wychylnego, przy czym ramię uruchamiające elementu kompensacyjnego ukształtowane jest jako swobodny koniec bimetalowego elementu o kształcie spirali.

Obszar zastosowań mechanizmu kompensacji jest różnorodny. Korzyści przedstawiono poniżej na podstawie gazomierza miechowego, gdyż w takim rozwiązaniu widoczne są najbardziej korzystne cechy wynalazku, wynikające z jego zastosowania.

Korzyści, jakie przynosi istota wynalazku stanowi rozpoznanie, że zależność temperaturowa urządzenia, dla przykładu miechowego gazomierza jest specyficzna dla takiego urządzenia. Tego dotąd w przypadku kompensacji temperatury nie uwzględniano. Stąd też wynikają dla różnych rodzajów budowy różne krzywe błędu, z takim rezultatem, że dopasowana do danego typu urządzenia i dla tego przypadku jeszcze wystarczająco dokładna kompensacja temperatury, w innych typach powodowała niedopuszczalne odchyłki krzywej błędów.

Natomiast stosownie do wynalazku rozwiązanie mechanizmu kompensacji jest dopasowane do specyficznej dla urządzenia zależności temperaturowej. W rym rozwiązaniu ramię wychylne przejmuje zależne od temperatury przestawienie suwu korbowego w zależności od elementu kompensacyjnego. To przestawienie zostaje poddane oddziaływaniu przez urządzenie sterujące, które przestawia element sprzęgający względem ramienia wychylnego. Poprzez to urządzenie sterujące można optymalizować krzywą błędów specyficznie dla urządzenia.

Przed wszystkim wynalazek daje możliwość, aby element sprzęgający był przestawiamy nie tylko promieniowo ale również stycznie względem osi części ruchomej. Przez to ulega zmianie dyslokacja kątowa elementu sprzęgającego względem elementu korbowego, a tym samym względem części obrotowej. W zastosowaniu do gazomierza miechowego oznacza to, że wyprzedzenie sterowania suwakiem odniesione do ruchu skoku membrany ulega zmianie. Jeżeli promieniowe przestawienie elementu sprzęgającego poprzez skok membrany powoduje przesunięcie całej krzywej błędów w kierunku na linię zerową, to styczne przestawienie prowadzi do spłaszczenia krzywej błędów. Łącznie pozwala to na osiągnięcie specyficznej dla urządzenia optymalizacji kompensacji temperaturowej.

W dalszych odmianach wykonania wynalazku uzyskuje się sprzężenie urządzenia sterującego z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym, a ponieważ ten stanowi sensor temperaturowy, sprzężenie następuje w sposób uprzywilejowany poprzez ramię wychylne elementu chwytnego pobierania ruchu, którego pozycja kątowa określona jest poprzez element kompensacyjny, a tym samym przedstawia wartość zależną od temperatury.

Szczególnie korzystną formą wykonania jest to, że urządzenie sterujące posiada ukształtowaną w elemencie korbowym kulisę, w której prowadzony jest element sprzęgający. Poprzez kształt kulisy można w najprostszy sposób nastawić każdorazowo charakterystykę kompensacji temperatury. Jeżeli element kompensacyjny dokonuje odchylenia ramienia wychylnego, to równocześnie następuje względne przestawienie elementu sprzęgającego w stosunku do ramienia wychylnego. Suw korbowy oraz wyprzedzenie są tym samym dopasowane do każdorazowej temperatury przez jedną i tą samą aktywację elementu kompensacyjnego.

Szczególnie korzystne stosunki powstają przez to, że element sprzęgający może być przestawiany względem ramienia wychylnego w kierunku do jego punktu obrotu.

Punkt obrotu ramienia wychylnego może być usytuowany w dowolnym miejscu na elemencie korbowym. Przesunięcie z nałożonym na ruch wychylny ramienia wychylnego elementu sprzęgającego pozwala na kształtowanie dowolnych prowadnic kulisy.

Szczególnie korzystne jest, aby punkt obrotu ramienia wychylnego usytuować ekscentrycznie względem osi części obrotowej przy elemencie korbowym. Ramię wychylne może być w tych warunkach ukierunkowane zasadniczo stycznie do elementu korbowego, z takim skutkiem, że wprowadzone do elementu sprzęgającego siły bez znaczącego obciążenia ramienia wychylnego są przenoszone przez ścianki prowadzące kulisy na element korbowy.

Z tego punktu widzenia jest szczególnie korzystne, aby linia między elementem sprzęgającym oraz punktem obrotu ramienia wychylnego z linią między elementem sprzęgającym oraz osią części obrotowej tworzyły w zasadzie kąt prosty.

W dalszym rozwinięciu istoty wynalazku uzyskuje się zależny od temperatury element kompensacyjny podparty na elemencie korbowym i posiadający ramię uruchamiające wchodzące przegubowo do ramienia wychylnego, które zasadniczo jest skierowane w kierunku punktu obrotu ramienia wy4

PL 196 156B1 chylnego. Stosunek przełożenia pomiędzy ramieniem uruchamiającym elementu kompensacyjnego oraz ramieniem wychylnym może być w ten sposób bardzo łatwo wybrany wstępnie, ponieważ zależy od odstępu między punktem obrotu ramienia wychylnego oraz punktem oddziaływania ramienia uruchamiającego.

W sposób szczególnie korzystny ramię uruchamiające elementu kompensacyjnego ukształtowane jest jako swobodny koniec elementu bimetalowego o kształcie spirali.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schematyczny rzut poziomy mechanizmu kompensacji.

Mechanizm kompensacji posiada część obrotową 1w postaci wału, który połączony jest w sposób zabezpieczający obrót z elementem korbowym 2 o kształcie tarczy. Na elemencie korbowym 2 znajduje się element sprzęgający 3 w kształcie czopu korbowego.

Mechanizm kompensacji jest przewidziany dla czułego na temperaturę urządzenia, w danym przypadku dla gazomierza miechowego. Poruszająca się tam i z powrotem membrana gazomierza miechowego jest połączona z czopem korbowym i napędza w ten sposób wał. Ostatni posiada przynajmniej jeden mimośród do uruchamiania systemu suwaka i jest ponadto połączony z mechanizmem liczącym (nie jest to pokazane na rysunku).

Element sprzęgający 3 jest osadzony przesuwnie na ramieniu wychylnym 4, które w punkcie obrotu 5 osadzone jest na elemencie korbowym 2. Ponadto element sprzęgający 3 wchodzi do kulisy6 elementu korbowego 2.

Dla kompensacji temperatury mechanizm kompensacji jest zaopatrzony w element kompensacyjny 7, w przypadku danym w element bimetalowy o kształcie spirali, którego swobodny koniec tworzy ramię uruchamiające 8. Ramię uruchamiające oddziałuje przegubowo - korzystnie poprzez ułożyskowanie ostrza noża -na ramię wychylne 4 ijest skierowane zasadniczo przeciw jego punktowi obrotu 5. W przypadku zmian temperatury element kompensacyjny 7 przestawia pozycją kątową ramienia wychylnego 4. Przez to ulega zmianie pozycja elementu sprzęgającego 3, a mianowicie, w odniesieniu do osi części obrotowej 1, tak w kierunku promieniowym, jak również stycznym. Przestawienie w kierunku promieniowym zmienia skok membrany (przy wzrastającej temperaturze skok ulega zwiększeniu), przestawienie w kierunku stycznym zmienia wyprzedzenie systemu suwakowego.

Kształt kulisy 6 określa się eksperymentalnie w zależności od stosunku udziałów błędu i jest dopasowany do specyficznej dla urządzenia zależności temperaturowej przynależnego gazomierza mieszkowego. Wten sposób istnieje możliwość dopasowania skoku membrany i wyprzedzenia systemu suwakowego bardzo dokładnie do każdorazowej temperatury zewnętrznej. Optymalny przebieg krzywej błędów (naniesiony powyżej strumienia objętości) jest tego następstwem. Kształt kulisy 6 jest dopasowany indywidualnie do urządzenia każdego typu.

Ze względu na technikę wytwarzania powstaje wielka zaleta, że duża liczba typów urządzenia może pracować z jednym i tym samym mechanizmem kompensacji, przy czym jedynie kulisa 6 elementu korbowego 2 musi być w różny sposób ukształtowana. Dalsze zmiany - jeżeli konieczne -są możliwe bez trudności na bazie standardowych elementów budowy.

I tak rysunek przedstawia odstępy X oraz Y, które określają stosunek przekładni pomiędzy elementem kompensacyjnym 7 oraz ramieniem wychylnym 4. Zmiana i dopasowanie stosunku przełożenia możliwe są bezproblemowo, albo przez przesunięcie elementu kompensacyjnego, albo przez wymianę ramienia wychylnego.

Punkt obrotu 5 ramienia wychylnego 4 położony jest mimośrodowo względem osi części obrotowej 1. Przy tym urządzenie to zostało tak rozwiązane, ponieważ główna składowa Fz maksymalnie możliwej do przeniesienia siły Fmax jest wprowadzana z elementu sprzęgającego 3, który w kierunku na punkt obrotu 5 ramienia wychylnego jest z nim przesuwnie połączony przez kulisę 6 bezpośrednio do elementu korbowego 2. Oś części obrotowej 1, punkt obrotu 5 ramienia wychylnego 4 oraz element sprzęgający 3 tworzą zasadniczo trójkąt prostokątny, którego przeciwprostokątna przebiega między osią części obrotowej 1oraz punktem obrotu 5.

Duże znaczenie posiada, aby na element kompensacyjny 7 nie oddziaływały siły przenoszone przez element sprzęgający 3.

Mechanizm kompensacji umożliwia zmniejszenie wymiarów tak, że jest możliwa budowa liczników o bardzo małych wymiarach.

Przedstawiony przykład realizacji wynalazku umożliwia jego dalszą modyfikację przy przedstawionej zasadzie budowy, według której wał oraz czop korbowy posiadają równoległe kierunki osi, podczas kiedy ruch kompensacyjny ramienia wychylnego dokonuje się w płaszczyźnie prostopadłej do osi.

PL 196 156 B1

Zamiast bimetalowych elementów kompensacyjnych o kształcie spirali, możliwe są również inne sensory temperaturowe, a mianowicie uprzywilejowane, takie, które bez wspomagania serwo wytwarzają wystarczająco duże siły przestawcze. Mimośrodowe ułożyskowanie ramienia wychylnego jest, jak objaśniono, szczególnie korzystne, jednak istnieje również możliwość przeniesienia punktu obrotu ramienia wychylnego przy odpowiednim ukształtowaniu kulisy, do osi wału. W każdym przypadku ukształtowania kinematyki powinno być zrealizowane w taki sposób, aby z jednej strony drobne zmiany temperatury powodowały zauważalne przesunięcia czopu korbowego oraz z drugiej strony duży zakres temperaturowy był do dyspozycji dla kompensacji.

Zasadnicze nastawienie mechanizmu kompensacji następuje przy przeciętnej normalnej temperaturze 15°C albo 20°C. W tej temperaturze ramię wychylne zajmuje zdefiniowaną pozycję tak, że również czop korbowy znajduje się w określonej pozycji. Do tej pozycji muszą być dopasowane przez odpowiednie nastawy wstępne skok membrany oraz wyprzedzenie suwaka. W tym celu, inaczej niż to przedstawiono na rysunku, należy element korbowy jako całość przestawić względem wału, a mianowicie w ten sposób, aby czop korbowy tak w kierunku stycznym jak również w kierunku promieniowym posiadał dokładną pozycję.

Claims (9)

1. Mechanizm kompensacji temperaturowej dla przepływomierza, zwłaszcza przepływomierza miechowego, który zawiera mechanizm kompensacji temperaturowej, z częścią obrotową wokół osi, co najmniej jeden element korbowy, który jest połączony z częścią obrotową w sposób zapewniający obrót, co najmniej jedno ramię wychylne, które jest połączone przegubowo z elementem korbowym, co najmniej jeden element sprzęgający, który jest połączony z ramieniem wychylnym, jak również element kompensacyjny zależny od temperatury, który określa pozycję kątową ramienia wychylnego, znamienny tym, że element sprzęgający (3) jest połączony przestawnie w zależności od zmian temperatury względem ramienia wychylnego (4).

2. Mechanizm kompensacji według zastrz. 1, znamienny tym, że element sprzęgający (3) jest sprzężony z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym (7).

3. Mechanizm kompensacji według zastrz. 2, znamienny tym, że element sprzęgający (3) jest sprzężony przez wychylne ramię (4) z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym (7).

4. Mechanizm kompensacji według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że element sprzęgający (3) jest prowadzony w kulisie (6) ukształtowanej w elemencie korbowym (2).

5. Mechanizm kompensacji według zastrz. 1, znamienny tym, że element sprzęgający (3) jest połączony przestawnie względem ramienia wychylnego (4) w kierunku jego punktu obrotu (5).

6. Mechanizm kompensacji według zastrz. 1 albo 3, albo 5, znamienny tym, że punkt obrotu (5) ramienia wychylnego (4) jest usytuowany mimośrodowo względem osi obrotu (1) przy elemencie korbowym (2).

7. Mechanizm kompensacji według zastrz. 6, znamienny tym, że linia między elementem sprzęgającym (3) oraz punktem obrotu (5) ramienia wychylnego (4) z linią między elementem sprzęgającym (3) oraz osią części obrotowej (1) tworzy zasadniczo kąt prosty.

8. Mechanizm kompensacji według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że zależny od temperatury element kompensacyjny (7) wsparty jest na elemencie korbowym (2) i posiada ramię uruchamiające (8) wchodzące przegubowo do ramienia wychylnego (4), które skierowane jest zasadniczo przeciw punktowi obrotu (5) ramienia wychylnego (4).

9. Mechanizm kompensacji według zastrz. 8, znamienny tym, że ramię uruchamiające (8) elementu kompensacyjnego (7) ukształtowane jest jako swobodny koniec bimetalowego elementu o kształcie spirali.