PL239968B1

PL239968B1 - Mechanizm korbowy miernika gazu z kompensacją temperatury

Info

Publication number: PL239968B1
Application number: PL430262A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Spierewka
Original assignee: Apator Metrix Spolka Akcyjna
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2022-01-31
Also published as: EP3754306B1; HUE063159T2; PL430262A1; HRP20230845T1; EP3754306C0; EP3754306A1; RS64594B1

Abstract

Rozwiązanie dotyczy mechanizmu korbowego miernika gazu z kompensacją mechaniczną temperatury, zwłaszcza miernika miechowego, zawierającego część obrotową (1), której oś jest osią obrotową dla osadzonej na niej tarczy korbowej (2), a na tarczy korbowej (2) osadzony jest element korbowy (3) bezpośrednio połączony ze sztywną korbą (8), który charakteryzuje się tym, że sztywna korba (8) jest połączona z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym (4).

Description

PL 239 968 B1

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm korbowy miernika gazu, zwłaszcza miechowego, umożliwiający kompensację temperatury. Mechanizm ten służy do przeniesienia napędu od miechów do urządzenia zliczającego miernika gazu.

Opis stanu techniki

Znane jest z opisu patentowego PL 196156 oraz opisu patentowego US6378366B1 rozwiązanie miernika gazu posiadającego mechanizm korbowy, który zawiera część obrotową wokół osi, przynajmniej jeden element korbowy, który jest połączony z częścią obrotową w sposób zapewniający obrót, przynajmniej jedno ramię wychylne, które jest połączone odchylnie z elementem korbowym, przynajmniej jeden element chwytny pobierania ruchu, który jest połączony z ramieniem wychylnym oraz element kompensacyjny w postaci bimetalowej spirali, zależny od temperatury, który określa pozycję kątową ramienia wychylnego. Krzywą błędu miernika w zależności od temperatury można optymalizować przez odpowiednie promieniowe i styczne regulacje elementu czujnika (skok i ruch posuwisty), wywoływane przez element kompensacyjny oraz określone przez odpowiednią konstrukcję wgłębienia.

Znane jest z opisu patentowego PL 210347 rozwiązanie mechanizmu korbowego miernika gazu, który zawiera część obrotową, której oś jest jednocześnie osią obrotową dla tarczy korbowej oraz e się on tym, że element korbowy, sprzęgnięty jest bezpośrednio z drugim elementem kompensacyjnym, jak również pośrednio z pierwszym elementem kompensacyjnym poprzez suwak. Element korbowy jest utwierdzony w sposób trwały na swobodnym końcu drugiego elementu kompensacyjnego. Drugi element kompensacyjny jest utwierdzony trwale w suwaku. Mechanizm korbowy ma suwak, który prowadzony jest prostoliniowo w tarczy korbowej. Suwak połączony jest sposób przegubowy z ramieniem odkształcającym pierwszego elementu kompensacyjnego, zaś pierwszy element kompensacyjny jest utwierdzony w sposób nieobrotowy w tarczy korbowej. Pierwszy element kompensacyjny ma ramię odkształcające, które posiada ograniczoną możliwość ruchu dla temperatur mniejszych od bazowych dzięki części oporowej utwierdzonej w tarczy korbowej. Elementy kompensacyjne, pierwszy element i drugi element są termobimetalami w kształcie zbliżonym do niepełnej litery „U”.

W przedstawionym wynalazku elementy kompensacyjne zasadniczo umożliwiają regulację elementu korbowego promieniowo. Przesunięcie promieniowe elementu korbowego zmienia skok membrany, co powoduje przesunięcie krzywej błędów w górę lub w dół w stosunku do linii zerowej. Szczególnie korzystna cecha polega na tym, że element korbowy regulowany jest przez dwa niezależnie działające od siebie elementy kompensacyjne, w których jeden działając odpowiednio do swojej charakterystyki temperaturowej przesuwa element korbowy w kierunku promieniowym, drugi natomiast wspomaga pierwszy przesuwając suwak elementu korbowego, a co za tym idzie sam element korbowy kierunku w promieniowym.

Znane są również inne napędy, które przekazują ruch membran poprzez element korbowy do jednostki zliczającej. Zasadniczo w przypadkach tych ramię połączenia obrotowego, które jest połączone z elementem kompensacyjnym przemieszcza się promieniowo do osi części obrotowej powodując zmianę skoku membrany, a co za tym idzie zmianę jednostkowej obliczeniowej objętości.

Mechanizmy takie wykorzystuje się do eliminacji wpływu zmiany temperatury gazu na odczyt objętości elementu zliczającego. Wpływ ten jest bardzo znaczący, ponieważ zmiana temperatury gazu o 3K odpowiada zmianie objętości o około 1%. Takie istotne zmiany temperatury gazu występują w szczególności, kiedy miernik umieszczony jest na zewnątrz budynku. Miernik ten pracuje zatem w różnych temperaturach zależnych od pory roku.

Mechanizm korbowy dopasowuje zatem objętość gazu, która może przejść przez miernik do panującej temperatury na zewnątrz.

Celem wynalazku jest uzyskanie takiego mechanizmu korbowego, który skutecznie skompensuje zależność temperaturową miernikach gazu poprzez regulację elementu korbowego odpowiednio do specyficznej zależności temperaturowej.

Istota wynalazku

Istotą wynalazku jest mechanizm korbowy miernika gazu z kompensacją mechaniczną temperatury, zwłaszcza miernika miechowego, zawierającego część obrotową, której oś jest osią obrotową dla osadzonej na niej tarczy korbowej, a na tarczy korbowej umieszczony jest element korbowy bezpośrednio połączony ze sztywną korbą, osadzoną obrotowo na tarczy korbowej poprzez element obrotowy, połączoną z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym, charakteryzujący się tym, że

PL 239 968 B1 sztywna korba ma parę ramion przy czym ramię połączone z elementem korbowym jest dłuższe od ramienia połączonego z elementem kompensacyjnym.

Korzystnie, mechanizm korbowy miernika gazu według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ramię połączone z elementem korbowym jest około dwa razy dłuższe od ramienia połączonego z elementem kompensacyjnym.

Dobór długości ramion sztywnej korby mechanizmu korbowego, tak że ramię połączone z elementem korbowym jest dłuższe od ramienia połączonego z elementem kompensacyjnym powoduje wzmocnienie działania elementu kompensacyjnego. Efekt ten jest szczególnie korzystny, gdy ramię połączone z elementem korbowym jest około dwa razy dłuższe od ramienia połączonego z elementem kompensacyjnym.

Dodatkowo, działanie elementu kompensacyjnego może być wzmocnione poprzez odpowiednie położenie punktu obrotowego korby, które decyduję o wielkości przesunięcia promieniowego, jak i stycznego elementu korbowego.

Taka możliwość konstrukcji korby oraz położenia na tarczy korbowej daje szeroką możliwość dopasowania się do różnych typów mierników gazu, o różnych zakresach temperaturowych, jak również dopasowanie się do różnego kształtu i materiału termobimetalu jako elementu kompensacyjnego mechanizmu miernika gazu.

Korzystnie, gdy element kompensacyjny mechanizmu korbowego miernika gazu według wynalazku stanowi taśma składająca się z co najmniej dwóch rodzajów stopów zespolonych ze sobą o znaczne różnij, zwłaszcza taśma termobimetalowa.

Korzystnie, gdy element kompensacyjny ma kształt zbliżony do okręgu.

Również korzystnie, gdy element kompensacyjny mechanizmu korbowego miernika gazu według wynalazku z jednej strony przytwierdzony jest do uchwytu utwierdzonego w sposób nieobrotowy do tarczy korbowej, zaś drugi koniec elementu kompensacyjnego stanowi swobodne ramię odkształcające.

Korzystnie, gdy element kompensacyjny jest przytwierdzony do uchwytu w taki sposób, aby stop o mniejszym współczynniku rozszerzalności cieplnej był usytuowany od strony części obrotowej tarczy korbowej.

Korzystnie, krótsze ramię sztywnej korby jest zakończone z jednej strony profilami oporowymi z którymi połączone jest suwliwie swobodne ramię odkształcające elementu kompensacyjnego.

Korzystnie, gdy na tarczy korbowej mechanizmu korbowego miernika gazu według wynalazku, stycznie do elementu kompensacyjnego, umieszczona jest część oporowa ograniczająca ruch elementu kompensacyjnego dla temperatur mniejszych od temperatury bazowej. Wynika to z faktu, że element kompensacyjny nie działa z takim samym odkształceniem w dodatnich, jak i ujemnych temperaturach.

Korzystnie, gdy element korbowy bezpośrednio połączony ze sztywną korbą w mechanizmie korbowym miernika gazu według wynalazku przesuwa się stycznie do obrotu tarczy korbowej, a kierunek tego przesunięcia podąża w kierunku obrotu tarczy korbowej w przypadku temperatur mniejszych „T-„ od temperatury bazowej, a w przeciwnym kierunku przypadku większych „T+” od temperatury bazowej.

Mechanizm korbowy miernika gazu z kompensacją temperatury, zwłaszcza miernika miechowego według wynalazku zawiera część obrotową, której oś jest jednoznacznie osią obrotową dla tarczy korbowej, jedną sztywną korbę powiązaną z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym. Element korbowy jest bezpośrednio związany ze sztywną korbą, która podąża za zmianami temperaturowymi gazu otaczającego mechanizm korbowy.

W przedstawionym wynalazku element kompensacyjny zasadniczo umożliwia regulację elementu korbowego promieniowo (K) jak i stycznie (w). Przesunięcie promieniowe (K) o wektor (zk) elementu korbowego zmienia skok membrany, co powoduje przesunięcie krzywej błędów w górę lub w dół w stosunku do linii zerowej, natomiast przesunięcie styczne (w) zmienia czas napełniania i opróżniania membrany, co wpływa również na przesunięcie krzywej błędów w zależności od pożądanej korekcji temperaturowej. Szczególnie korzystna cecha polega na tym, że położenie osi obrotowej korby jest tak usytuowane, że kierunek przesunięcia stycznego elementu korbowego jest skorelowany z kierunkiem obrotów mechanizmu korbowego miernika gazu i odpowiednim kierunkiem działania elementu kompensacyjnego.

Opis figur rysunku

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono schematyczny szkic mechanizmu korbowego według wynalazku zastosowanego w mierniku gazu z kompensacją mechaniczną temperatury.

PL 239 968 B1

Opis wynalazku

Mechanizm korbowy według wynalazku zawiera część obrotową 1, na której osadzona jest tarcza korbowa 2, przy czym oba elementy są położone współosiowo. Na tarczy korbowej 2 poprzez elementy pośrednie umieszczony jest element korbowy 3, który jest w niniejszym przypadku przeznaczony do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego membrany miernika gazu poprzez dźwignie na ruch obrotowy.

Element korbowy 3 jest bezpośrednio połączony ze sztywną korbą 8, która jest osadzona obrotowo na tarczy korbowej 2 poprzez element obrotowy 9. Korba 8 stanowi podporę dla elementu korbowego 3. Ponadto do tarczy korbowej 2 przytwierdzony jest element kompensacyjny 4, który w tym przypadku stanowi taśma termobimetalowa składająca się z co najmniej dwóch rodzajów stopów zespolonych ze sobą o znacznie różniącym się współczynniku rozszerzalności cieplnej w kształcie zbliżonym do okręgu. Kształt elementu kompensacyjnego jest tak dobrany, aby umożliwiał odpowiednie wychylenie, zależne od temperatury. Element kompensacyjny 4 z jednej strony przytwierdzony jest do uchwytu utwierdzonego w sposób nieobrotowy do tarczy korbowej 2, zaś drugi koniec elementu kompensacyjnego 4 stanowi swobodne ramię odkształcające 6.

Sztywna korba 8 ma parę ramion, z których ramię R połączone z elementem korbowym 3 jest dłuższe od ramienia L połączonego z elementem kompensacyjnym 4. Ramię R połączone z elementem korbowym 3 może być około dwa razy dłuższe od ramienia L połączonego z elementem kompensacyjnym 4. Dobór długości ramion sztywnej korby mechanizmu korbowego, taki że ramię R połączone z elementem korbowym jest dłuższe od ramienia L połączonego z elementem kompensacyjnym, powoduje wzmocnienie działania elementu kompensacyjnego.

Ponadto krótsze ramię L sztywnej korby 8 zawiera profile oporowe 7, z którymi połączone jest suwliwie swobodne ramię odkształcające 6 elementu kompensacyjnego 4.

Istotne dla zaproponowanego rozwiązania jest to, że element kompensacyjny 4 wymaga wprowadzenia pewnych ograniczeń ruchowych. Wynika to z nieproporcjonalności wychylania się ramienia odkształcającego 6 elementu kompensacyjnego 4 równomiernie w kierunku dodatnim „T+” jak i ujemnym „T-„ działania temperatury na wspomniany element kompensacyjny 4 mający postać taśmy termobimetalowej. Na tarczy korbowej 2, stycznie do elementu kompensacyjnego 4, usytuowana jest część oporowa, która skutecznie ogranicza ruch ramienia odkształcającego 6 elementu kompensacyjnego 4 w kierunku działania taśmy termobimetalowej w wyniku temperatur mniejszych „T-” od temperatury bazowej.

Sposób kompensacji w mierniku gazu polega na tym, że miernik posiada mechanizm korbowy służący do realizacji kompensacji. Mechanizm korbowy zawiera tarczę korbową 2, która obraca się wykorzystując oś obrotową 1. Do tarczy korbowej 2 przytwierdza się za jeden koniec element kompensacyjny 4. Drugi swobodny koniec elementu kompensacyjnego 4 stanowi ramię odkształcające 6, które to ramię umieszcza się pomiędzy dwoma profilami oporowymi 7 sztywnej korby 8 osadzonej obrotowo w tarczy korbowej 2 poprzez element obrotowy 9. Pod wpływem zmiany temperatury, ramię odkształcające 6 odgina się w kierunku „T+”, tj. w przypadku temperatur większych od temperatury bazowej lub w kierunku „T-” w przypadku mniejszych od temperatury bazowej wprawiając w ruch obrotowy korbę 8 poprzez oddziaływanie na profile oporowe 7. W rezultacie korba 8 podąża za zmianami temperaturowymi gazu otaczającego mechanizm korbowy. Ramię odkształcające 6 odgina się bez przeszkód w kierunku przeciwległym do części oporowej 10, natomiast jest ograniczone w przeciwną stronę poprzez część oporową 10. Sztywna korba 8 wykonując ruch obrotowy zmienia położenie elementu korbowego 3. Reasumując element korbowy 3 pod wpływem temperatury zmienia swoje położenie względem części obrotowej 1 tarczy korbowej 2. Dzięki odpowiedniemu przełożeniu (relacji R/L) sztywnej korby 8 ruch ten jest wzmocniony w stosunku do przesunięcia ramienia odkształcającego 6 elementu kompensacyjnego 4. Dodatkowo dzięki odpowiedniemu usytuowaniu elementu obrotowego 9 na tarczy korbowej 2 zmiana położenia korby 8 i idąc dalej, elementu korbowego 3 następuje zarówno w kierunku promieniowym „zk” jak i stycznym „w” w stosunku do części obrotowej 1 tarczy korbowej 2. Przesunięcie promieniowe (K) o wektor (zk) elementu 10 korbowego zmienia skok membrany, co powoduje przesunięcie krzywej błędów w górę lub w dół w stosunku do linii zerowej, natomiast przesunięcie styczne (w) zmienia czas napełniania i opróżniania membrany, co wpływa również na przesunięcie krzywej błędów w zależności od pożądanej korekcji temperaturowej.

Claims

PL 239 968 B1

Zastrzeżenia patentowe

1. Mechanizm korbowy miernika gazu z kompensacją mechaniczną temperatury, zwłaszcza miernika miechowego, zawierającego część obrotową (1), której oś jest osią obrotową dla osadzonej na niej tarczy korbowej (2), a na tarczy korbowej (2) umieszczony jest element korbowy (3) bezpośrednio połączony ze sztywną korbą (8), osadzoną obrotowo na tarczy korbowej (2) poprzez element obrotowy (9), połączoną z zależnym od temperatury elementem kompensacyjnym (4), znamienny tym, że sztywna korba (8) ma parę ramion przy czym ramię ® połączone z elementem korbowym (3) jest dłuższe od ramienia (L) połączonego z elementem kompensacyjnym (4).
2. Mechanizm korbowy miernika gazu według zastrz. 1, znamienny tym, że ramię (R) połączone z elementem korbowym (3) jest około dwa razy dłuższe od ramienia (L) połączonego z elementem kompensacyjnym (4).
3. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że element kompensacyjny (4) stanowi taśma składająca się z co najmniej dwóch rodzajów stopów zespolonych ze sobą o znacznie różniącym się współczynniku rozszerzalności cieplnej, zwłaszcza taśma termobimetalowa.
4. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że element kompensacyjny (4) ma kształt zbliżony do okręgu.
5. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że element kompensacyjny (4) z jednej strony przytwierdzony jest do uchwytu (5) utwierdzonego w sposób nieobrotowy do tarczy korbowej (2), zaś drugi koniec elementu kompensacyjnego (4) stanowi swobodne ramię odkształcające (6).
6. Mechanizm korbowy miernika gazu według zastrz. 5, znamienny tym, że element kompensacyjny (4) jest przytwierdzony do uchwytu (5) w taki sposób, aby stop o mniejszym współczynniku rozszerzalności cieplnej był usytuowany od strony części obrotowej (1) tarczy korbowej (2).
7. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że krótsze ramię sztywnej korby (8) jest zakończone z jednej strony profilami oporowymi (7) z którymi połączone jest suwliwie swobodne ramię odkształcające (6) elementu kompensacyjnego (4).
8. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że na tarczy korbowej (2) stycznie do elementu kompensacyjnego (4) umieszczona jest część oporowa (10) ograniczająca ruch elementu kompensacyjnego (4) dla temperatur mniejszych od temperatury bazowej.
9. Mechanizm korbowy miernika gazu według dowolnego z poprzednich zastrz., znamienny tym, że element korbowy (3) bezpośrednio połączony ze sztywną korbą (8) przesuwa się stycznie do obrotu tarczy korbowej (2), a kierunek tego przesunięcia podąża w kierunku obrotu tarczy korbowej (2) w przypadku temperatur mniejszych „T-” od temperatury bazowej, a w przeciwnym kierunku w przypadku większych „T+” od temperatury bazowej.