RU2575470C2

RU2575470C2 - Device to measure heat-transfer medium thermal energy

Info

Publication number: RU2575470C2
Application number: RU2013138894/28A
Authority: RU
Inventors: Григорий Николаевич Сазонов; Тарас Григорьевич Сазонов
Original assignee: Григорий Николаевич Сазонов; Тарас Григорьевич Сазонов
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement equipment and may be used to measure heat-transfer media thermal energy. The thermal energy measurement device comprising an inlet and two outlet channels, a thermometer for the measurement of the heat-transfer medium temperature and for its distribution into the outlet channels and a heat amount counter. All channels of the distribution mechanism are made with heat flow stabilisers and have identical throughput cross sections. The outlet channels are located one after another in the following sequence: auxiliary channel (AC) and measurement channel (MC). The second counter is installed into the auxiliary channel. The counter in the MC channel shows the thermal energy flow as the product of the covered heat-transfer medium volume for a certain period of time and the upper temperature value in the thermometer measurement range, and the counter in the AC channel records the heat-transfer medium volume as the difference of the total covered heat-transfer medium volume and the volume covered by the MC channel. Availability of an additional inlet for the connection of the second thermometer makes it possible to measure thermal energy by the difference of temperature at the inlet and outlet of the local consumption network.

EFFECT: increased functional capabilities of the device.

5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения тепловой энергии в системах водоснабжения, отопления и вентиляции способом управления потоком теплоносителя в зависимости от его температуры в два выходных канала, представляющих собой внутреннюю шкалу распределения по температуре.The invention relates to devices for measuring thermal energy in water supply, heating and ventilation by the method of controlling the flow of coolant depending on its temperature in two output channels, which are an internal temperature distribution scale.

Для реализации способа появился термин или понятие деление входного канала на два конструктивно одинаковых выходных канала. Если учесть функциональное назначение в системах измерения, выбор способа разделения зависит от конечного назначения и условий использования, точности измерения и разновидностей теплоносителя. В предлагаемом устройстве реализуется прямоточный способ прохождения теплоносителя через устройство с радиально-угловым последовательным распределением потока через стабилизированные подающие и принимающие каналы, изготовленные с точностью, обеспечивающие получение ламинарного потока в необходимом диапазоне скоростей теплоносителей, геометрической точности и условий прохождения теплоносителя.To implement the method, a term or concept appeared dividing the input channel into two structurally identical output channels. If you take into account the functional purpose in measurement systems, the choice of the separation method depends on the final purpose and conditions of use, the accuracy of the measurement and the types of coolant. The proposed device implements a direct-flow method for passing the coolant through a device with a radial-angular sequential distribution of the flow through stabilized supply and receiving channels, made with precision, providing a laminar flow in the required range of coolant speeds, geometric accuracy, and coolant passage conditions.

Измерение тепловой энергии теплоносителя в локальных системах конечного потребления Q определяется как произведение объема W теплоносителя, его температуры T и удельной теплоемкости C теплоносителя:Measurement of heat carrier heat energy in local systems of final consumption Q is defined as the product of heat carrier volume W, its temperature T and specific heat capacity C of the coolant:

Q=C*W*T.Q = C * W * T.

Если потребитель возвращает теплоноситель поставщику или используется последовательное потребление теплоносителя, то измерение тепловой энергии производится с учетом разности температур, для чего на выходе локальной системы устанавливается второй термометр и по разности температуры двух термометров определяют расход тепловой энергии:If the consumer returns the coolant to the supplier or uses consistent coolant consumption, then the thermal energy is measured taking into account the temperature difference, for which a second thermometer is installed at the output of the local system and the heat energy consumption is determined by the temperature difference of the two thermometers:

Q=C*W(Tвхода-Tвыхода).Q = C * W (Tinput-Toutput).

Цель изобретения - создание малогабаритных механических приборов измерения тепловой энергии на базе внутренней шкалы измерения температуры теплоносителя, позволяющей реализовать механическое множительное устройство, производящее перемножение текущих значений температуры теплоносителя на его текущий объем и зафиксировать его счетчиками пройденного объема теплоносителя.The purpose of the invention is the creation of small-sized mechanical devices for measuring thermal energy on the basis of an internal scale for measuring the temperature of the coolant, which makes it possible to implement a mechanical multiplier device that multiplies the current values of the temperature of the coolant by its current volume and fix it with counters of the passed volume of the coolant.

В результате поиска аналогов для реализации цели не обнаружено.As a result of the search for analogues to achieve the goal was not found.

Известно устройство (Заявка 2000133259/20 от 28.12.2000) тепломер для сетей теплоснабжения, в котором в качестве измерителя температуры и исполнительного механизма перекрытия двух выходных каналов (измерительный и обводной) используется сильфон. Механизм распределения теплоносителя имеет два выходных канала, на входе в каналы установлены клапаны, соединенные на подвижном штоке, приводом которого является сильфон, измеряющий температуру теплоносителя, в измерительном канале установлен счетчик тепломера, а его выход соединен с выходным коллектором, объединяющим оба выходных канала. При изменении температуры теплоносителя изменяется длина сильфона, а связанные с ним клапана изменяют проходное сечение, что приводит к перераспределению теплоносителя.A device is known (Application 2000133259/20 from 12.28.2000) a heat meter for heat supply networks, in which a bellows is used as a temperature meter and an actuator for shutting off two output channels (measuring and bypass). The coolant distribution mechanism has two output channels, at the entrance to the channels there are valves connected to a movable stem driven by a bellows measuring the temperature of the coolant, a heat meter counter is installed in the measuring channel, and its output is connected to the output collector that combines both output channels. When the temperature of the coolant changes, the length of the bellows changes, and the valves associated with it change the flow area, which leads to the redistribution of the coolant.

Недостатками такого решения являются: а) узкий диапазон измерения; б) нелинейная характеристика клапанного распределения; в) отсутствует аппарат контроля температуры и объема; г) выходные каналы имеют разные характеристики, влияющие на точность измерения устройства; д) нет механизма компенсации измерения температуры по давлению.The disadvantages of this solution are: a) a narrow measurement range; b) non-linear characteristic of valve distribution; c) there is no apparatus for monitoring temperature and volume; d) the output channels have different characteristics that affect the accuracy of the measurement device; e) there is no mechanism for compensating temperature measurements by pressure.

Технический результат достигается - в устройство установлен термометр с механическим выходом, управляющий механизмом распределения теплового потока, а в виде шкалы измерения выступает выходной канал, разделенный на два одинаковых канала, один вспомогательный, а второй измерительный. Механизм управления поворачивается в пределах шкалы измерения, согласованной со шкалой распределения и теплоноситель распределяется пропорционально текущему значению температуры.The technical result is achieved - a thermometer with a mechanical output is installed in the device that controls the heat flux distribution mechanism, and the output channel acts as a measurement scale, divided into two identical channels, one auxiliary and the second measuring one. The control mechanism rotates within the measurement scale, consistent with the distribution scale, and the coolant is distributed in proportion to the current temperature value.

Цель достигается: а) для повышения точности и чувствительности измерения механизм распределения выполнен в виде стабилизаторов потока входного и выходных каналов одинаковой длины, ширины и с одинаковым количеством равномерно установленных с одним шагом разделяющих поток перегородок; б) распределение теплоносителя выполнено осевым прямоточным непосредственно в два стабилизированных выходных канала, расположенных друг за другом через разделительную перегородку каналов; в) подвес механизма распределения выполнен последовательным включением в измерительную цепь второго внешнего термометра с механическим выходом и такой же характеристикой как внутренний термометр с вращением в противоположную сторону; г) устройство последовательного подвеса реализовано креплением второго конца внутреннего термометра к подвижной промежуточной опоре, жестко связанной с осью механизма, на втором конце которой установлена магнитная муфта.The goal is achieved: a) to increase the accuracy and sensitivity of the measurement, the distribution mechanism is made in the form of flow stabilizers of the input and output channels of the same length, width and with the same number of partitions evenly installed with one step to divide the flow; b) the distribution of the coolant is made direct-flow axial directly into two stabilized output channels located one after another through the channel separation partition; c) the suspension of the distribution mechanism is made by sequentially connecting to the measuring circuit a second external thermometer with a mechanical output and the same characteristic as an internal thermometer with rotation in the opposite direction; d) a sequential suspension device is implemented by fastening the second end of the internal thermometer to a movable intermediate support, rigidly connected to the axis of the mechanism, on the second end of which a magnetic coupling is installed.

Устройство состоит из корпуса входного канала 1, корпуса выходных каналов 2 (ВК и ИК), распределителя потока 3, узла термометра 7 с термометром 9 с креплением наружного конца на самом распределителе, а внутренний конец термометра закреплен на промежуточной опоре 5, жестко связанной с осью, на втором конце которой установлена магнитная муфта. Ось распределителя 3 вращается в подшипниках 10, передней опоре 6 и опоре разделителя полостей магнитной муфты 11, обеспечивая возможность последовательного подсоединения внешних измерительных приборов. Осевой поворотный распределитель потока теплоносителя 3 в виде стабилизатора входного потока поворачивается на оси механизма; диаметральный приемник теплоносителя 4 в виде двух выходных стабилизаторов потока, закреплен в этом же корпусе устройства, из которых теплоноситель поступает непосредственно в выходные каналы. Корпуса 1 и 2 имеют резьбовое соединение и крепятся гайкой 13 с уплотнителем 14.The device consists of an input channel housing 1, output channel housing 2 (VK and IR), a flow distributor 3, a thermometer assembly 7 with a thermometer 9 with an outer end attached to the distributor itself, and the inner end of the thermometer mounted on an intermediate support 5, rigidly connected to the axis , at the second end of which a magnetic coupling is installed. The axis of the distributor 3 rotates in the bearings 10, the front bearing 6 and the support of the cavity separator of the magnetic coupling 11, providing the possibility of serial connection of external measuring devices. The axial rotary distributor of the coolant flow 3 in the form of an input flow stabilizer is rotated on the axis of the mechanism; a diametral coolant receiver 4 in the form of two output flow stabilizers is fixed in the same device case, from which the coolant enters directly into the output channels. Cases 1 and 2 have a threaded connection and are fastened with a nut 13 with a seal 14.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства по ходу движения входного потока теплоносителя, установленного на отметке минимальной температуры, разрезы и вид со стороны установки счетчиков расхода. В этом положении весь поток теплоносителя распределяется в ВК канал. При температуре теплоносителя, равной верхнему значению шкалы измерения термометра, механизм распределения потока теплоносителя откроет канал ИК и весь теплоноситель проходит через этот канал. В промежуточных значениях распределитель потока отрабатывает текущие значения температуры, распределяя поток в оба канала, пропорциональность распределения определяется характеристиками термометра.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the device in the direction of movement of the coolant inlet flow, set at the minimum temperature, sections and a view from the side of the installation of flow meters. In this position, the entire coolant flow is distributed into the VK channel. At a coolant temperature equal to the upper value of the thermometer measuring scale, the distribution mechanism of the coolant flow will open the IR channel and the entire coolant passes through this channel. In intermediate values, the flow distributor works out the current temperature values, distributing the flow into both channels, the proportionality of the distribution is determined by the characteristics of the thermometer.

На поперечном разрезе устройства показан корпус выходных каналов 2, стабилизаторы потока теплоносителя разделителя каналов 4 и перегородка между каналами 8 (фиг.2).The transverse section of the device shows the housing of the output channels 2, the flow stabilizers of the coolant of the channel separator 4 and the partition between the channels 8 (figure 2).

На виде А показаны места подсоединения счетчиков пройденного объема теплоносителя и узел подсоединения внешнего термометра 12 магнитной муфты 11 (фиг.3).Figure A shows the connection points of the counters of the passed volume of the coolant and the connection node of the external thermometer 12 of the magnetic coupling 11 (figure 3).

На сечении В-В показаны термометр 9 с промежуточной опорой 5, жестко закрепленной на поворачивающейся общей оси устройства, и механизм распределения потока со стабилизаторами в положении начала шкалы отсчета (фиг.4).In section BB shows a thermometer 9 with an intermediate support 5, rigidly mounted on a rotating common axis of the device, and a flow distribution mechanism with stabilizers in the position of the origin of the reference scale (figure 4).

На сечении Г-Г показан поперечный разрез передней опоры 6 (фиг.5).The cross-section GG shows a cross section of the front support 6 (figure 5).

Устройство устанавливается в локальные сети отопления и вентиляции как универсальный измеритель теплового потока: пройденного объема теплоносителя, его температуры и потребленной тепловой энергии.The device is installed in local heating and ventilation networks as a universal meter of heat flow: the volume of heat carrier passed, its temperature and the consumed heat energy.

Claims

A thermal energy measuring device comprising an input and two output channels, a thermometer for measuring the temperature of the coolant and distributing it to the output channels and a heat quantity counter, characterized in that all channels of the distribution mechanism are made with heat flow stabilizers and have the same flow sections, the output channels are located one after another in the sequence: auxiliary channel (VK) and measuring channel (IR), a second counter is installed in the auxiliary channel, and the distribution mechanism flow in the direction of direct flow, and proportional to the temperature, the counter in the IR channel shows the heat energy consumption as the product of the passed volume of the coolant for a certain period of time by the upper temperature of the measuring range of the thermometer, and the counter in the VK channel records the volume of the coolant as the difference in the total passed volume of the coolant and the volume of infrared transmitted through the channel, while the presence of an additional input for connecting a second thermometer allows the measurement of thermal WGIG by the difference of temperature at the inlet and outlet of the local consumption of the network.