Газовый счетчик, снабженный усовершенствованными направляющими средствами - RU2225597C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к газовому счетчику, содержащему несколько измерительных камер с деформируемыми мембранами, устройство распределения, установленное с возможностью поворота вокруг оси вращения на поверхности распределения, в которой выполнено несколько отверстий, каждое из которых связано с одной измерительной камерой, причем элемент распределения позволяет газу поочередно входить в измерительные камеры и выходить из них при вращении, и средства направления вращения элемента распределения.

Такие газовые счетчики, содержащие средства направления вращения элемента распределения, известны из уровня техники. На фиг.1 схематически показан принцип работы таких датчиков.

Конструкция, обозначенная в целом позицией 1, содержит рамку 3, в которой выполнены два гнезда 5 и 7, образующих подшипники. Здесь собственно газовый счетчик и элемент распределения не представлены.

Средства направления вращения содержат направляющую деталь 9 в форме кривошипа, часть 11 которого образована цилиндром, изготовленным из латуни и имеющим постоянный диаметр по всей высоте. Цилиндр вставлен в два отверстия 5 и 7 рамки 3. Направление вращения цилиндра 11 и, следовательно, всей направляющей детали 9, обеспечивается упором в подшипники 5 и 7 при помощи цилиндрических участков цилиндра 11, удаленных один от другого.

Рычаг 13, изготовленный из металлического листа, расположен перпендикулярно оси цилиндра 11 и закреплен на конце 11а этого цилиндра. Рычаг содержит палец 15, расположенный параллельно оси цилиндра 11, но смещенный по отношению к этому цилиндру. Палец 15 предназначен для взаимодействия с элементом распределения, расположенным снизу, для направления вращательного движения.

В верхней части 11b цилиндра 11 предусмотрена пластмассовая шайба 17 для удержания в осевом направлении направляющую деталь 9, не давая ей оказывать нисходящее толкающее усилие на элемент распределения.

Направляющая деталь имеет недостаток, заключающийся в трудности ее сборки. Следовательно, надо найти более простое конструктивное решение.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков.

Согласно изобретению предложен газовый счетчик, содержащий несколько измерительных камер с деформируемыми мембранами, элемент распределения, установленный с возможностью поворота вокруг оси вращения на поверхности распределения, в которой выполнено несколько отверстий, каждое из которых связано с одной измерительной камерой, причем элемент распределения позволяет газу поочередно входить в измерительную камеру и выходить из нее при вращении. При этом средства направления вращения элемента распределения содержат направляющую деталь, по меньшей мере, часть которой имеет удлиненную форму вдоль оси вращения и содержит два цилиндрических участка, удаленных один от другого, и два подшипника, в которых цилиндрические участки смонтированы с возможностью свободного вращения.

Газовый счетчик характеризуется тем, что направляющая деталь изготовлена из термопластичного материала, а цилиндрические участки имеют различные диаметры.

Факт использования термопластического материала позволяет получить всю направляющую деталь за одну операцию при ее извлечении из литейной формы, то есть в данном случае отсутствует необходимость в сборке направляющей детали сложным способом.

Было бы полезно иметь два цилиндрических участка различного диаметра на направляющей детали, изготовленной из термопластического материала, чтобы не возникали проблемы потерь давления, связанные с механическим износом частей, находящихся в механическом контакте друг с другом.

Если направляющая деталь имеет один и тот же диаметр по всей высоте, который составляет, например, 15 мм, то по соображениям особенностей операции извлечения из литейной формы, то есть вследствие необходимости иметь формовочный уклон на извлекаемых из формы деталях, упомянутая направляющая деталь и другая часть направляющих средств, содержащая подшипники, технически не может иметь идентичные формовочные уклоны при заданной высоте.

Вследствие этого обязательно будет необходимо иметь различный механический зазор на всей высоте направляющей детали, что будет выражаться в преждевременном механическом износе и возникновении неустранимых проблем потерь давления на уровне счетчика.

При использовании цилиндрических участков с различными диаметрами и при той же высоте направляющей детали формовочный уклон цилиндрических участков хорошо контролируется и одинаковый формовочный уклон может быть обеспечен для соответствующих подшипников, что обеспечивает идентичный механический зазор по всей высоте направляющей детали.

Кроме того, термопластический материал имеет относительно малую стоимость и, соответственно, увеличение диаметра цилиндрических участков на направляющей детали мало влияет на стоимость ее изготовления.

Осуществляя операцию извлечения из литейной формы направляющей детали в продольном направлении можно гарантировать, что два цилиндрических участка останутся совершенно коаксиальными.

Из этого следует уменьшение зазоров в подшипниках и, соответственно, уменьшение износа деталей и потерь давления.

В соответствии с одной из характеристик изобретения цилиндрический участок наибольшего диаметра размещен ближе к элементу распределения.

В качестве варианта реализации направляющая деталь может содержать конический участок, связывающий между собой два цилиндрических участка различных диаметров.

Направляющая деталь имеет форму кривошипа или коленчатого рычага, один конец которого образован цилиндрическими участками, вставленными в подшипники, а другой конец образован пальцем, параллельным оси вращения, смещенным по отношению к этой оси и взаимодействующим с полостью, выполненной в элементе распределения.

В соответствии с одной из характеристик предлагаемого изобретения газовый счетчик содержит несущую конструкцию, имеющую U-образную форму, внутренняя часть которой повернута в направлении элемента распределения таким образом, чтобы охватить этот элемент распределения, и удерживающую направляющую деталь. Удлиненная часть направляющей детали вставлена в гнездо, предусмотренное в конструкции, через конец гнезда, который расположен со стороны, где находится элемент распределения. Подшипники выполнены внутри гнезда.

Газовый счетчик в соответствии с предлагаемым изобретением содержит орган осевого удержания направляющей детали, чтобы исключить создаваемое вертикальное нисходящее усилие, воздействующее на элемент распределения, со стороны направляющей детали.

Орган осевого удержания направляющей детали представляет собой штырь, вставленный в осевой ложемент, выполненный внутри направляющей детали конца, противоположного гнезду. Штырь закреплен на направляющей детали с возможностью съема и снабжен снаружи от ложемента круговым выступом, образующим головку штыря, которая опирается на несущую конструкцию, чтобы удерживать в осевом направлении направляющую деталь.

Это штырь, например, закреплен внутри ложемента путем защелкивания.

Штырь содержит кольцевую канавку для взаимодействия с кольцевым утолщением, выполненным на внутренней поверхности ложемента.

Кроме того, головка штыря опирается на несущую конструкцию посредством кольцевой поверхности, перпендикулярной оси вращения.

Газовый счетчик в соответствии с предлагаемым изобретением содержит также интегрирующий счетный механизм с индикацией, направляющая деталь содержит зубчатое колесо, которое обеспечивает передачу вращательного движения от элемента распределения к интегрирующему счетному механизму посредством зубчатого передаточного механизма.

Зубчатое колесо устанавливается на том конце удлиненной части направляющей детали, вставленной в гнездо, который находится ближе к элементу распределения, и расположен перпендикулярно этой части.

Направляющая деталь может содержать пластину, на одной стороне которой установлено зубчатое колесо. На противоположной стороне пластины установлен палец, который взаимодействует с элементом распределения.

Конструкция U-образной формы образована центральной частью, параллельной поверхности распределения, и двумя боковыми частями, образующими ветви U. Центральная часть содержит основание круглой формы, расположенное в плоскости Р1, параллельной поверхности распределения и снабженной в периферийной части ободком, расположенным перпендикулярно основанию таким образом, чтобы сформировать полость, расположенную против элемента распределения и предназначенную для размещения в ней зубчатого колеса.

Центральная часть U-образной конструкции содержит по одну и по другую стороны от основания два участка, расположенных в плоскости Р2, параллельной поверхности распределения и смещенной по отношению к плоскости Р1 на некоторое расстояние, превышающее толщину зубчатого колеса, причем на одном из участков располагается поворотная ось, на которую может быть установлено другое зубчатое колесо зубчатого передаточного механизма. При этом в основании и в ободке выполнен вырез, чтобы зубчатые колеса могли войти в зацепление друг с другом.

На другом участке центральной части установлена поворотная ось, на которую также может быть установлено зубчатое колесо зубчатого передаточного механизма. При этом в основании и в ободке, со стороны, противоположной первому вырезу, выполнен вырез, чтобы зубчатое колесо и зубчатое колесо, размещенное в полости, могли войти в зацепление друг с другом.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше понятны из приведенного ниже описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схематично элементы распределения потока газа в известном газовом счетчике с мембранами;
фиг. 2 изображает общий вид газового счетчика, где показаны проходы для впуска и выпуска газа согласно изобретению;
фиг. 3 изображает общий вид газового счетчика с мембраной и крышкой, установленной на центральном блоке согласно изобретению;
фиг. 4 изображает общий вид сверху газового счетчика с крышкой распределения, пластиной и осями согласно изобретению;
фиг. 5 и 6 изображают общие виды элемента распределения, в перспективе и снизу согласно изобретению;
фиг. 7 изображает общий вид верхней части газового счетчика, с элементом распределения, несущей конструкцией и передаточными средствами согласно изобретению;
фиг. 8 изображает общий вид в разобранном виде направляющей детали и несущей конструкции согласно изобретению;
фиг. 9 изображает направляющую деталь в случае, когда она смонтирована в несущей конструкции (разрез) согласно изобретению.

Газовый счетчик 20 (фиг.2, 3) в соответствии с предлагаемым изобретением содержит центральный блок 22 и две боковые крышки, только одна из которых, а именно крышка 24, показана на фиг.3.

Центральный блок 22 определяет две камеры, одна из которых, а именно камера 26, показана на фиг.2. Каждая из камер ограничена центральным блоком 22, и деформируемой мембраной 28 (фиг.3). В случае, когда боковые крышки установлены на центральный блок 22, эти крышки формируют, вместе с каждой деформируемой мембраной другую измерительную камеру. Таким образом, две измерительные камеры расположены по одну и по другую стороны от каждой деформируемой мембраны и объем этих камер изменяется в зависимости от положения мембраны.

Центральные блок 22 (фиг.2) имеет в своей внутренней конструкции четыре прохода 30, 32, 34, 36, каждый из которых сообщается с одной измерительной камерой. Проход 30 сообщается с измерительной камерой 26, а проход 34 сообщается с измерительной камерой (не показана на фиг.2), которая симметрична измерительной камере 26 по отношению к центральному блоку 22.

Центральный блок 22 имеет также пятый проход 38, который позволяет отвести газ из центрального блока.

Пластина 40 (фиг.3 и 4) из листового материала расположена поверх проходов 30-38 и крышка 42 распределения расположена на пластике 40. Крышка 42 распределения содержит четыре отверстия 44, 46, 48, 50 или выреза, причем каждое из этих отверстий имеет форму четверти кругового сектора. Отверстия отделены друг от друга радиальными перемычками 42а, 42b, 42с и 42d герметизации.

В центральной части крышки 42 распределения круговой обод 42е определяет вместе с радиальными перемычками 42a-42d четыре отверстия 52, 54, 56 и 58. Каждое из отверстий сообщается с выходным проходом 38 и этот проход завершается отверстием 60, выполненным в пластине 40 перекрытия.

В центре крышки 42 распределения установлена поворотная ось 62, проходящая вдоль оси, перпендикулярной верхней поверхности 42f или так называемой поверхности распределения крышки 42 распределения. Поворотная ось предназначена для размещения на ней элемента распределения, называемого также устройством распределения.

Это устройство 64 распределения установлено с возможностью вращения на поверхности 42f распределения крышки 42 распределения и скользит по этой поверхности. Устройство распределения образовано четырьмя круговыми секторами, которые расположены таким образом, чтобы сформировать отверстие 64а и выпуклую зону 64b (фиг. 5), которые отделены друг от друга двумя плоскими зонами 64с и 64d.

Каждая из этих четырех зон перекрывает угол 90^o. Устройство распределения содержит также (фиг.6) вырезанную центральную зону 64е, которая сообщена с полой выпуклой зоной 64b.

Отверстие 64а (фиг. 5-7) предназначено для последовательного сообщения каждого из вырезов 44, 46, 48, 50 с внешним по отношению к центральному блоку 22 пространством, выпуклая зона 64b и центральная зона 64е предназначены для сообщения выходного прохода 38 с одним из вырезов, изолируя при этом систему от внешнего по отношению к центральному блоку пространства, а плоские зоны 64с и 64d перекрывают оставшиеся вырезы.

Вращение устройства распределения позволяет управлять впуском и отведением газа в различных измерительных камерах. Газовые счетчики с четырьмя камерами и с вращающимися устройствами распределения сами по себе хорошо известны, например, из американского патента 3161049. Таким образом, нет необходимости описывать работу такого счетчика, то есть соотношения между положением вращающегося устройства распределения 64 и положением мембран в измерительных камерах.

Следует упомянуть, что газовый счетчик содержит передаточные средства для обеспечения кинематической связи устройства распределения с деформируемыми мембранами.

Передаточные средства содержат две оси 66 и 68 (фиг.3, 4 и 7), которые проходят через блок 22 на части своей высоты и которые связаны с измерительными камерами счетчика. На фиг.4 часть оси 66 видна внутри камеры 26. Каждая из осей связана с деформируемой мембраной и под действием перемещения этой мембраны осуществляет соответствующее вращательное движение.

Передаточные средства содержат также две системы рычагов 70 (фиг.7), 72 и 74, 76. Эти системы рычагов связывают каждую из осей 66, 68 с другой осью 78 (фиг.8), которая вставлена в отверстие 79 (фиг.5), выполненное в устройстве 64 распределения. Таким образом, движение деформируемых мембран в процессе впуска и выпуска газа в измерительные камеры сообщается при помощи передаточных средств устройству 64 распределения, которое осуществляет соответствующее вращательное движение.

Конструкция 80 (фиг. 7) установлена на центральном блоке 22 точно над элементом 64 распределения. Эта несущая конструкция 80 имеет в целом U-образную форму, причем внутренняя полость U-образной формы повернута в направлении устройства 64 распределения, чтобы охватить этот элемент.

Конструкция 80 U-образной формы имеет центральную часть, параллельную поверхности 42f распределения и двумя боковыми частями 80а и 80b, образующих ветви U. Центральная часть этой конструкции содержит основание 80с круглой формы, расположенное в плоскости Р1, параллельной поверхности 42f распределения, которое снабжено в периферийной части ободком 80d, расположенным перпендикулярно к основанию таким образом, чтобы определить полость 81.

Центральная часть этой конструкции содержит по одну и по другую стороны от основания 80с два плоских участка 80е и 80f, расположенные в плоскости Р2, параллельной поверхности распределения, но смещенной в осевом направлении по отношению к плоскости Р1.

На одном из участков 80f установлена ось 82 поворота для размещения на ней зубчатого колеса 84 (фиг.7).

Вырез 86 выполнен в основании 80с, а также в ободке 80d, чтобы зубчатое колесо 84 имело возможность войти в полость 81.

На другом участке 80е центральной части конструкции 80 установлена ось 88 поворота, предназначенная для размещения на ней другого зубчатого колеса (не показано) в случае, когда зубчатое колесо 84 отсутствует. Другой вырез 90 выполнен в основании и в ободке со стороны, противоположной первому вырезу, и обеспечивает возможность другому зубчатому колесу проникнуть в полость 81.

Боковые ветви 80а и 80b несущей конструкции 80 снабжены на своих свободных концах, которые противоположны концам, связанным с центральной частью этой конструкции, лапками 80g, 80h крепления, которые предназначены для взаимодействия с верхней частью 92 центрального блока 22.

Предусмотрены средства направления вращения элемента 64 распределения (фиг.8 и 9).

На фиг.9 схематически представлен увеличенный вид сбоку центральной части несущей конструкции 80, на котором направляющие средства показаны в разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения устройства 64 распределения, которая совпадает с поворотной осью 62. Остальные элементы центральной части показаны не в разрезе.

Средства направления вращения содержат деталь 94 в форме кривошипа (фиг. 8). Направляющая деталь 94 содержит часть удлиненной формы, которая образована двумя цилиндрами различного диаметра - первым цилиндром 96 относительно малой высоты, например, порядка 6 мм, и вторым цилиндром 98, высота которого несколько больше высоты первого цилиндра и составляет, например, порядка 14 мм.

Направляющая деталь содержит также круглую пластину 100 и зубчатое колесо 102, установленное на одной из сторон этой пластины 100.

Удлиненная часть направляющей детали 94, образованная двумя цилиндрами 96 и 98, закреплена на центральной части зубчатого колеса 102 таким образом, чтобы конец удлиненной части, образованный цилиндром большего диаметра 96, был связан с зубчатым колесом.

Центральная часть направляющей детали (фиг.9) является полой.

На противоположной стороне пластины 100 установлен палец 78, который расположен параллельно оси вращения устройства 64 распределения и который входит в отверстие 79 элемента распределения (фиг.5).

Для упрощения изготовления направляющая деталь 94 выполнена в виде единой детали.

Центральная часть несущей конструкции 80 содержит цилиндрическую деталь 104 (фиг.7-9), установленную на основании 80с. В цилиндрической детали предусмотрено гнездо 106, расположенное вдоль оси вращения устройства 64 распределения.

Направляющая деталь 94 (фиг. 9) вставляется своей удлиненной частью в предусмотренное для этого гнездо 106. После того, как направляющая деталь 94 вставлена в гнездо 106, цилиндрический участок 96 взаимодействует с первым подшипником 104 и зубчатое колесо 102 размещается в полости 81.

Цилиндр 98 имеет два цилиндрических участка 98а и 98b, второй из которых, т.е. участок 98b, взаимодействует с вторым подшипником 104b детали 104. Удаленные друг от друга цилиндрические участки 96 и 98b различных диаметров обеспечивают направление движения внутри подшипников 104а и 104b.

Деталь 94 изготовлена из термопластического материала, поэтому является простой в изготовлении, что осуществляется литьем. Съем литейной формы и стоимость изготовления является более экономичным, чем изготовление аналогичной детали известным образом из различных материалов.

Кроме того, можно легко соединить направляющую деталь с другими деталями, например, при помощи сварки.

В качестве варианта реализации направляющая деталь также может содержать конический участок, связывающий между собой два цилиндрических участка 96 и 98b, которые участвуют в формировании направления, и заменяет, таким образом, цилиндрический участок 98а.

Поскольку известно, что при формировании направления вращения устройства 64 распределения направляющая деталь 94 и деталь 94 и деталь 104 подвергаются воздействию значительных механических усилий, предусмотрены элементы 108 жесткости, подкрепляющие центральную часть конструкции 80.

Чтобы направляющая деталь 94 не создавала осевых нисходящих усилий, воздействующих на устройство 64 распределения, предусмотрен орган 110 осевого удерживания.

Этот орган осевого удержания направляющей детали представляет собой цилиндрический штырь 110 (фиг. 8 и 9), вставленный в цилиндрический ложемент 112, выполненный в центральной части направляющей детали 94 там, где находятся цилиндрические участки 96 и 98а, 98b.

Штырь 110 снабжен на конце, противоположном вставляемому концу в ложемент 112, круговым выступом 114, образующим головку, которая опирается на несущую конструкцию или на верхнюю плоскую часть 104а детали 104, чтобы в осевом направлении удерживать направляющую деталь 94.

Штырь 110 устанавливается внутри ложемента 112 с возможностью съема, например, путем защелкивания. Для защелкивания штырь содержит кольцевую канавку 116 (фиг.8), которая предназначена для взаимодействия при вкладывании с кольцевым утолщением 118, выполненным на внутренней поверхности осевого ложемента 112 (фиг.9).

Головка 114 штыря опирается на верхнюю часть 104а детали 104 по кольцевой поверхности 120. Такая конфигурация позволяет лучшим образом реализовать контакт при помощи трения, чем в случае, если бы штырь был расположен головкой вниз, в направлении элемента распределения, поскольку тогда контакт при помощи трения был бы реализован в узле защелкивания.

Следует отметить, что соединение направляющей детали 94 и штыря 110 представляет собой особенно простую в реализации операцию, поскольку в данном случае для этого достаточно вставить направляющую деталь в гнездо 106 и с усилием ввести штырь 110 в осевой ложемент 112 до защелкивания двух элементов.

Известная направляющая деталь (фиг.1) содержит несколько частей и предусмотрена установка на цилиндр 11 бесконечного винта или червяка (на фиг.1 не показан), для обеспечения зубчатого зацепления с одним или несколькими зубчатыми колесами червячной передачи, что существенно усложняет сами направляющие средства и их сборку по сравнению с направляющими средствами в соответствии с предлагаемым изобретением. Зубчатая передача связана с интегрирующим счетным механизмом.

В соответствии с предлагаемым изобретением газовый счетчик содержит интегрирующий счетный механизм с индикацией, предназначенный для показания объема газа, измеренного счетчиком.

Чтобы не перегружать описание, этот интегрирующий счетный механизм с индикацией на них не показан.

Направляющая деталь 94 содержит зубчатое колесо 102, которое служит для передачи вращательного движения устройства 64 распределения на интегрирующий счетный механизм посредством системы зубчатых колес. Благодаря вырезу 86, предусмотренному в центральной части несущей конструкции 80, зубчатое колесо 102 входит в зацепление с другим зубчатым колесом 84, установленным на поворотной оси 82. Зубчатое колесо в свою очередь взаимодействует с третьим зубчатым колесом 122, расположенным перпендикулярно по отношению к двум первым зубчатым колесам. Третье зубчатое колесо смонтировано на выступе 124 (фиг.8), сформированном на наружной части ветви 80b несущей конструкции 80.

Зубчатое колесо 122 в свою очередь взаимодействует с интегрирующим счетным механизмом с указанием как происходит это взаимодействие.

Наличие вырезов 86, 90 и поворотных осей 82, 88 на центральной части несущей конструкции позволяет обеспечить простой монтаж зубчатых колес зубчатой системы передачи, а их симметричное расположение, представленное на фиг. 7-9, позволяет обеспечить монтаж зубчатого колеса 84 поочередно на поворотную ось 82 или на поворотную ось 88 в зависимости от принятой конфигурации системы.

Другой выступ 126 на наружной части ветви 80а несущей конструкции, также предусмотрен симметрично относительно выступу 124, чтобы обеспечить возможность установки на него зубчатого колеса 122 в случае, когда зубчатое колесо 84 установлено на поворотной оси 88.

Реферат

Изобретение относится к расходомерам и предназначено для измерения расхода газа. Газовый счетчик содержит несколько измерительных камер с деформируемыми мембранами. Устройство распределения установлено с возможностью поворота вокруг оси вращения на поверхности распределения, в которой выполнены отверстия, каждое из которых связано с одной измерительной камерой. Элемент распределения позволяет газу поочередно входить в измерительные камеры и выходить из них. Счетчик содержит средства направления вращения элемента распределения, содержащие направляющую деталь; по меньшей мере, часть которой имеет удлиненную форму и содержит два цилиндрических участка удаленных один от другого, и два подшипника, в которых цилиндрические участки закреплены с возможностью свободного вращения. Газовый счетчик характеризуется тем, что направляющая деталь изготовлена из термопластического материала, а цилиндрические участки имеют различные диаметры. Технический результат: упрощение конструкции газового счетчика. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула