SK283091B6 - Woltmannov prietokomer s kompenzáciou chýb merania - Google Patents

Abstract

Prietokomer pozostávajúci z obežného kolesa otočne uloženého v rúrkovitom telese medzi nábojom uloženým proti prúdu a nábojom uloženým po prúde, pričom náboje sú vždy držané cez rebrá v rúrkovitom telese a aspoň na náboji uloženom proti prúdu je vytvorený regulačný mechanizmus na kompenzáciu chýb merania vznikajúcich v dôsledku výrobných tolerancií. Úlohou vynálezu je zvýšiť regulačný účinok, ako aj zabrániť nesymetrickému nábehu prúdenia na obežné koleso. Podľa vynálezu je táto úloha riešená tak, že bezprostredne za nábojom (1) uloženým proti prúdu je vytvorený regulačný prstenec (6) výkyvne uložený okolo osi obežného kolesa, ktorý má lamely (9), ktoré v jeho nulovej polohe ležia v smere prúdenia v tieni rebier (4) a vo svojej vychýlenej polohe zasahujú, rovnomerne rozdelené po obvode, do prierezu prúdenia.ŕ

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka zdokonalenia Woltmannovho skrutkového prietokomeru s jedným obežným kolesom, otáčavo uloženým v rúrkovitom telese medzi nábojom uloženým proti smeru prúdu a druhým nábojom uloženým v smere prúdu, pričom náboje sú vždy držané pomocou rebier v rúrkovitom telese a aspoň na náboji uloženom proti smeru prúdu je vytvorený regulačný mechanizmus slúžiaci na kompenzáciu chýb merania vyplývajúcich z výrobných tolerancií.

Doterajší stav techniky

Sériovo vyrábané Woltmannove prietokomery majú na základe výrobných tolerancií menšie chyby merania, ktoré sa musia vhodnými opatreniami regulovať, t. j. minimalizovať.

Zo stavu techniky je známe, že ako regulačná lopatka sa vytvorí jedno z rebier držaných nábojom uloženým proti prúdu zo strany obežného kolesa, ktoré je na to uložené otáčavo okolo radiálnej osi. Vo svojej nulovej polohe leží táto regulačná lopatka v smere prúdenia tekutiny. Keď sa regulačná lopatka natočí do smeru prúdenia, nastane zmena smeru prúdenia. Takto ovplyvnené prúdenie preberie aj obežné koleso, jeho počet otáčok sa zvýši alebo zníži podľa toho, do ktorého smeru sa regulačná lopatka vychýli. Pomocou tohto postupu možno vyrovnať odchýlky merania údajov, ktoré sú podmienené spôsobom výroby prietokomeru.

Pri spätnom prúdení sa dostane opísaná regulačná lopatka do polohy ležiacej po prúde a tak je na ovplyvnenie počtu otáčok obežného kolesa neúčinná. Aby sa mohlo regulovať aj pri tomto smere prúdenia, bude analogicky dodatočne zabudovaná druhá regulačná lopatka na druhej strane obežného kolesa. Takto možno vyrovnať chyby merania Woltmannovho prietokomeru pre obidva smery prúdenia.

Pri tomto známom zariadení sa vyskytuje pri vychýlenej regulačnej lopatke popri žiadanej zmene smeru prúdenia aj nežiaduca nesúmernosť v nábehu prúdenia na obežné koleso. Z tejto nesúmernosti vznikajú dodatočné sily pôsobiace na obežné koleso a jeho ložiská v jednom určitom smere, a to priečne k prúdeniu. Obežné koleso a jeho ložiská sa potom v tomto smere jednostranne a rýchlejšie opotrebujú. Okrem toho hodnota, o ktorú možno Woltmannov prietokomer s týmto zariadením regulovať, závisí od rýchlosti toku tekutiny. So zmenšujúcimi sa prietokmi sa totiž regulačný účinok postupne vo zväčšenej miere zhoršuje, až sa celkom stratí.

Podstata vynálezu

Úlohou predloženého vynálezu je odstrániť opísané nevýhody pri regulácii chýb merania Woltmannovho prietokomeru, podmienených jeho výrobou.

Podľa vynálezu sa to docieli tak, že bezprostredne za nábojom uloženým proti prúdu je vytvorený regulačný prvok výkyvné uložený okolo osi obežného kolesa, ktorý má lamely, ktoré v jeho nulovej polohe ležia v tieni prúdenia rebier držiacich náboj a v jeho vychýlenej polohe zasahujú, rovnomerne rozdelené po obvode, do prierezu prúdenia.

V nulovej polohe nemá regulačný mechanizmus žiadny účinok na počet otáčok obežného kolesa; jeho lamely tvoria v určitom zmysle predĺženie rebier náboja a prúdenie zos táva neovplyvnené. Na regulovanie chyby merania sa teraz regulačný prvok vychýli okolo osi obežného kolesa tak, že jeho lamely vyjdú z krytia rebier náboja a zasahujú do prúdenia. Týmto sa ovplyvní smer nábehu prúdenia na lopatky obežného kolesa. Podľa toho či sa regulačný prvok vychýli na jednu alebo druhú stranu, zvýši resp. zníži sa počet otáčok obežného kolesa. Vo vychýlenej polohe regulačného prvku tvoria rebrá a im prislúchajúce lamely, z pohľadu techniky prúdenia naďalej jeden celok. Toto vzájomné spolupôsobenie rebra a lamely možno porovnať s krídlom lietadla a v ňom umiesteným výškovým riadiacim zariadením (výškomerom).

Na miestach ovplyvňovania prúdenia pôsobia na obežné koleso priečne sily, ktoré sa ale na základe rovnomerného rozloženia lamiel po obvode prierezu prúdenia navzájom rušia, takže nevznikne žiadna výsledná priečna sila, ktorá by mohla poškodiť ložiská. V najjednoduchšom prípade teda napr. postačuje, ak sa vytvoria dve diametrálne proti sebe ležiace rebrá náboja a im priradené lamely regulačného prvku. Je však jasné, že s väčším počtom rebier a s nimi spoluúčinkujúcich lamiel možno prirodzene dosiahnuť väčšie regulačné účinky. Pritom nie je bezpodmienečne nutné, aby počet rebier súhlasil s počtom lamiel. Možno vytvoriť aj menej lamiel ako rebier, podstatné je len to, aby jestvujúce lamely boli rovnomerne rozdelené po obvode, a v nulovej polohe regulačného mechanizmu ležali v tieni prúdenia priradených rebier. Pritom nie je potrebné, aby sa lamely bezpodmienečne úplne prekrývali s rebrami. Lamely môžu byť napr. aj kratšie alebo užšie ako rebrá.

Ďalšiu výhodu riešenia podľa vynálezu možno vidieť v tom, že rovnomerný regulačný účinok možno pozorovať v celom meracom rozsahu prietoku; predíde sa teda nevýhodám známeho stavu techniky pri malých prietokoch. Ďalej možno oproti známym regulačným zariadeniam dosiahnuť niekoľkonásobne väčšie regulačné účinky, t. j. možno kompenzovať väčšie chyby merania.

Na reguláciu pri spätnom prúdení možno vytvoriť na náboji uloženom po prúde konštrukčne a funkčne rovnaký regulačný prvok.

Pri ďalšom objasnení vynálezu je regulačný prvok vytvorený ako prstenec, ktorý’ pozostáva z nábojového venca, lamiel a vonkajšieho venca. Pričom vonkajší veniec je osadený v stene rúrkovitého telesa a nábojový veniec na nábojiNastavenie regulačného prstenca sa robí, ako je známe z regulačných lopatiek uvedených v úvode, pomocou prevodu, ktorý prenáša pohyb nastavenia zvonku do meracieho priestoru nachádzajúceho sa pod tlakom. Priechod cez kryt prietokomeru, resp. cez kruhové veko je vo vzťahu k meraciemu priestoru utesnený.

Časť vonkajšieho povrchu vonkajšieho venca regulačného prstenca je vytvorený ako hrebeň (ozubená tyč), do ktorej zasahuje závitovka vytvorená na prevode. Na umožnenie vzájomného pôsobenia hrebeňa a závitovky je stena rúrkovitého telesa na tomto mieste prerušená.

V ďalšom vyhotovení vynálezu pozostáva prevod z dvoch teleskopický do seba vsunutých časti, pričom sa môže prenášať otáčavý pohyb jednej časti na druhú bez toho, aby sa zamedzil možný teleskopický pozdĺžny pohyb častí. Medzi obidvoma časťami je nasadená pružina, ktorá v pozdĺžnom smere tieto časti tlačí od seba.

Takto vytvorený prevod prenáša nastavovací pohyb k regulačnému prstencu otáčaním, pričom je na základe svojej pozdĺžnej pohyblivosti - zaťaženej silou pružiny a vnútorným tlakom - pritláčaný k tesneniu v mieste priechodu do meracieho priestoru. Prevod možno proti vnútornému tlaku a sile pružiny zvonku teleskopický stlačiť do seba, takže tesnenie sa zdvihne a z Woltmannovho prietokomeru podľa vynálezu môže unikať vzduch.

Podľa tohto vyhotovenia slúži prevod popri svojej funkcii nastavovacieho telesa súčasne výhodným spôsobom aj na odvzdušňovanie prietokomeru, pričom odvzdušnenie možno uskutočniť bez prístroja, jednoduchými prostriedkami, napr. prevod sa stlačí dolu pomocou guľôčkového pera.

Samozrejme, prevod na nastavenie regulačného prstenca možno zhotoviť tiež aj inak. Takto napr. možno umiestniť na vonkajší veniec pevne prichytenú maticu, do ktorej zasahuje skrutka utesnene vedená cez kryt prietokomeru. Nastavenie regulačného prstenca sa robí za- alebo vyskrutkovaním skrutky do matice, pričom vôľa závitov medzi skrutkou a maticou je dostatočná na to, aby sa dosiahlo na požadované ovplyvnenie prúdenia najmenšie vychýlenie lamiel regulačného prstenca z tieňa prúdenia okolo rebier náboja. Tento prevod na nastavenie regulačného prstenca je z výrobného hľadiska veľmi jednoduchý, ale stráca sa tu opísaná funkcia možnosti odvetrania prevodu.

Podľa stavu techniky je prevod na regulačný mechanizmus zväčša nasadený hore na prietokomere a to tam, kde je existujúce miesto na kompaktnú konštrukciu prietokomeru namáhané prevažne počítadlom. Regulačný prevod je z tohto dôvodu umiestnený pod počítadlom a je len vtedy prístupný, keď sa počítadlo odmontuje.

Prednosťou tohto spôsobu konštrukcie je, že regulačný mechanizmus bez zvláštneho zaplombovania - len plombou na počítadle - je chránený proti nedovoleným zásahom. Nevýhodou je, že prístup je možný len po odmontovaní alebo odobratí počítadla.

V ďalšom vyhotovení predloženého vynálezu boli preto vytvorené prostriedky, ktoré sú na ovládanie regulačného prevodu zboku od počítadla výkyvné uložené. To možno realizovať napr. pomocou výkyvnej, na regulačný prevod osadenej páky, ktorá je v nepoužitom stave zaklapnutá vo voľnom priestore vnútri počítadla a pri ovládaní je vyklopená z počítadla. Možné sú aj výkyvné kombinácie ozubených kolies. Prednosťou takéhoto vyhotovenia je, že počítadlo nie je nutné ako bolo doteraz zvykom sňať, aby sa regulačný prevod mohol ovládať. Pri tejto konštrukcii sa nepožaduje dodatočné zaplombovanie regulačného prevodu, ale môže sa použiť zaplombovanie počítadla.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Woltmannov prietokomer s kompenzáciou chýb merania podľa vynálezu je v ďalšom bližšie vysvetlený na základe príkladu vyhotovenia. Obrázky' znázornené na priložených výkresoch, obr. 1.1 až 1.3 schematicky znázorňujú rôzne polohy regulačného prstenca a z toho vyplývajúce ovplyvnenie nábehu smeru prúdenia;

obr. 1.1-1.3 pritom jednotlivo zobrazujú ;

obr. 1.1 plusovú polohu regulačného prstenca, v ktorej sa počet otáčok obežného kolesa zvyšuje, obr. 1.2 nulovú polohu regulačného prstenca, v ktorej počet otáčok obežného kolesa zostáva neovplyvnený, obr. 1.3 mínusovú polohu regulačného prstenca, v ktorej sa počet otáčok obežného kolesa zmenšuje, obr. 2 pozdĺžny rez Woltmannovým prietokomerom podľa vynálezu s regulačným prstencom na náboji uloženým proti prúdu a s regulačným prstencom na náboji uloženým po prúde, obr. 3 pohľad v smere prúdenia na náboj uložený proti prúdu a jeho držiak v rúrkovitom telese, pričom ďalšie časti nie sú ukázané, obr. 4 konfigurácia regulačného prstenca, prispôsobeného ku konštrukcii náboja podľa obr. 3, obr. 5 podrobnosti prevodu ovládania regulačného prstenca, obr. 6 pohľad v smere prúdenia na meraciu súpravu vstavanú do krytu prictokomeru, s regulačným zariadením podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Woltmannov prietokomer s kompenzáciou chýb merania podľa obr. 2 má bežnú konštrukciu. Medzi nábojom 1 uloženým proti prúdu a nábojom 2 uloženým po prúde je obežné koleso 3, otáčavo a axiálne posuvne uložené. Náboje 1, 2 sú vždy pomocou rebier 4 držané súosovo v rúrkovitom telese 5 obmedzujúcom prietokový prierez a sú vytvorené s týmito časťami v jednom kuse.

Usporiadanie, resp. polohu rebier 4 vidieť najlepšie z obr. 3 a obr. 6. Z nich vidieť, že rebrá 4 sú rovnomerne usporiadané na obvode prierezu prúdenia a vždy pod rovnakým uhlom šikmo dosadajú na povrch náboja. Táto šikmá plocha rebier 4 vyvolá pri spolupôsobení so zakriveným povrchom náboja 1 natočenie vtekajúcej tekutiny. Rebrá 4 náboja 2 uloženého po prúde sú zhotovené podobným spôsobom.

Bezprostredne za nábojom 1 je umiestnený regulačný prstenec 6. Tento regulačný prstenec 6 pozostáva z nábojového venca 7 a vonkajšieho venca 8, medzi ktorými prebiehajú lamely 9. Nábojový veniec 7 je spojený s nábojom 1 bajonetovým uzáverom. Tento uzáver zabezpečuje držanie regulačného prstenca 6 na náboji 1 a súčasne jeho výkyvnosť okolo osi obežného kolesa v malej miere, potrebnej na ovplyvnenie prúdenia. Vonkajší veniec 8 regulačného prstenca 6 leží v drážke rúrkovitého telesa 5.

Z porovnávania obrázkov 3 a 4 vidieť, že lamely 9 regulačného prstenca 6 sú prispôsobené k polohe rebier 4, takže lamely 9 v nulovej polohe regulačného prstenca 6 ležia priamo za rebrami 4. Táto nulová poloha je znázornená na obr. 1.2. Prúdenie zostáva v tomto prípade neovplyvnené, čo je symbolizované rovnakými šípkami v smere prúdenia. Šípka nad obežným kolesom 3 udáva - ako aj na obr. 1.2 a 1.3 - smer otáčania obežného kolesa 3.

Ak je pre kompenzáciu chyby merania potrebné počet otáčok obežného kolesa 3 zvýšiť, bude regulačný prstenec 6 - pozerajúc v smere prúdenia - vychýlený doprava okolo osi obežného kolesa, takže lamely 9 vystúpia z tieňa prúdenia rebier 4, ako je znázornené na obr. 1.1. Prúdenie tým dostáva vychýlenie doprava, teda do smeru otáčania obežného kolesa 3, ktorého počet otáčok sa týmto zvýši.

Ak sa počet otáčok obežného kolesa 3 musí redukovať, treba regulačný prstenec 6 vychýliť doľava. Táto polovica je znázornená na obr. 1.3, ako aj na obr. 6. Prúdenie sa vtedy odchýli v smere proti otáčaniu obežného kolesa 3, ktorého počet otáčok sa v dôsledku toho zníži.

Prednosťou opísaného riešenia je, že s jediným nastavovacím pohybom sa zachytí rovnomerne celý prierez prúdenia a preto z regulácie chyby merania nevznikajú žiadne priečne sily pôsobiace na ložisko obežného kolesa.

Prenos pohybu nastavenia zvonka na regulačný prstenec 6 jc znázornený na obr. 5, kde je vidieť, že jedna časť povrchu obvodu vonkajšieho venca 8 regulačného prstenca 6 je vytvorená ako hrebeň 10. V rozsahu tejto časti hrebeňa lOje v stene rúrkovitého telesa 5 vytvorené prerušenie (otvor), na ktoré je osadené vedenie 11. Toto vedenie 11 nesie prevod pre regulačný prstenec 6, pozostávajúci z dvoch častí 12 a 13 prevodu. Obidve časti 12 a 13 prevodu sú teleskopický a v tvarovom styku vsunuté do seba tak, že sú v pozdĺžnom smere relatívne vzájomne posúvateľné a môžu tak preniesť otáčavý pohyb z jednej časti prevodu na druhú. Medzi časťami 12 a 13 prevodu je vložená špirálová pružina 14, ktorá hornú časť 13 prevodu tlačí proti tesneniu 15 v kruhovom veku 16. Cez kruhové veko 16 vyvedený koniec hornej časti 13 prevodu má výrez na skrutkovač.

Na spodnom konci časti 12 prevodu je vytvorená závitovka 17, ktorá je v zábere s hrebeňom 10 vonkajšieho venca 8 regulačného prstenca 6. Otočením hornej časti 13 prevodu skrutkovačom sa otáčanie prenesie na dolnú časť 12 prevodu a tým aj na regulačný prstenec 6. Súčasne slúži takto vytvorený prevod na odvzdušnenie prietokomeru. Na to treba hornú časť 13 prevodu stlačiť smerom dole, čím sa táto vzdiali od tesnenia 15 a vytvorí sa spojenie medzi tlakovým priestorom a atmosférou.

Pre prípad spätného prúdenia je na druhej strane obežného kolesa 3 vytvorený ďalší regulačný prstenec 18, ako vidieť z obr. 2.

Tento regulačný prstenec 18 je konštrukčne i funkčne rovnaký ako regulačný prstenec 6 uložený proti prúdu, takže ďalšie vysvetľovanie je tu zbytočné.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Woltmannov prietokomer s kompenzáciou chýb merania pozostávajúci z obežného kolesa (3) otočné uloženého v rúrkovitom telese (5) medzi nábojom (1) uloženým proti prúdu a nábojom (2) uloženým po prúde, pričom náboje (1,2) sú vždy držané v rúrkovitom telese (5) pomocou rebier (4), vyznačujúci sa tým, že aspoň na náboji (1) uloženom proti prúdu je vytvorený regulačný mechanizmus na kompenzáciu chýb merania, ktorý pozostáva z regulačného prvku (6), ktorý je spojený prevodom s nastavovacím prvkom umiestneným mimo meracieho priestoru, pričom regulačný prvok (6), ktorý je bezprostredne za nábojom (1) výkyvné uložený okolo osi obežného kolesa, má lamely (9), ktoré vo svojej nulovej polohe ležia v smere prúdenia v tieni rebier (4) a vo svojej vychýlenej polohe zasahujú, rovnomerne rozdelené po obvode, do prierezu prúdenia.
2. 2. Woltmannov prietokomer podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pre prípad spätného prúdenia je vytvorený takýto regulačný prvok (18) aj na náboji (2) uloženom po prúde.
3. 3. Woltmannov prietokomer podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že regulačný prvok (6, 18) je vytvorený ako regulačný prstenec pozostávajúci z vonkajšieho venca (8), lamiel (9) a nábojového venca (7), pričom vonkajší veniec (8) je osadený v stene rúrkovitého telesa (5) a nábojový veniec (7) na náboji (1,2).
4. 4. Woltmannov prietokomer podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že regulačný prvok (6) môže byť výhodne opatrený prevodom pohybu vonkajšieho nastavovacieho prvku do vnútorného meracieho pretlakového priestoru tak, že jedna časť povrchu vonkajšieho venca (8) regulačného prvku (6) je vytvorená ako hrebeň (10), do ktorého zasahuje na prevode vytvorená závitovka (17), k čomu je stena rúrkovitého telesa (5) na tomto mieste prerušená.
5. 5. Woltmannov prietokomer podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že prevod pozostáva z dvoch navzájom teleskopický posúvateľných častí (12, 13), ktoré sú súčasne proti vzájomnému relatívnemu otočeniu zabezpečené, pričom jedna časť (12) prevodu je v zábere s regulačným prvkom (6), zatiaľ čo druhá časť (13) prevodu presahuje cez tesnenie (15) v otvore kruhového veka (16) smerom von a medzi oboma časťami (12, 13) prevodu je vložená pružina (14) tak, aby von presahujúca horná časť (13) prevodu bola pritlačená na tesnenie (15).
6. 6. Woltmannov prietokomer podľa jedného z nárokov 1,4a 5, vyznačujúci sa tým, že výstup prevodu opatrený nastavovacím prvkom, ktorý je umiestnený pod počítadlom, je výkyvné uložený na ovládanie prevodu zboku od počítadla.