Газовый расходомер со встроенным газовым запорным клапаном - RU2638494C9
Код документа: RU2638494C9
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к газовому расходомеру и, в частности, к газовому расходомеру со встроенным газовым запорным клапаном.
Уровень техники
Газовые расходомеры представляют собой измерительные приборы для регистрации количества газа, проходящего через них за единицу времени. Сфера применения газовых расходомеров включает не только поставку газа бытового и промышленного назначения, но и точное определение количества газа при лабораторных исследованиях. Газовые расходомеры для специальных применений оснащаются интерфейсами или беспотенциальными контактами, что позволяет осуществлять дистанционный опрос состояния расходомеров или дальнейшую обработку измеренных данных о потреблении газа.
Из европейского патента ЕР 0843287 В1 уже известен применяемый для этих целей модульный газовый расходомер, который включает базовый измерительный блок, дополнительный компонент, газовый запорный клапан, устройство для замера расхода газа и первый интерфейс связи для передачи управляющих данных от системы или к системе управления клапаном. Далее, базовый измерительный блок выполнен таким образом, что может быть функционально объединен с дополнительным компонентом в целях расширения функций расходомера. Дополнительные компоненты включают систему управления компонентами, настроенную таким образом, чтобы управлять функциональными возможностями. Система управления компонентами имеет второй интерфейс связи, через который сигналы передаются по каналу связи в целях управления базовым измерительным блоком. Характерной особенностью этого изобретения является то, что дополнительный компонент выполнен с возможностью вычисления индекса закрытия-объема, передаваемого базовому измерительному блоку, который сравнивает это значение с индексом фактического объема и выполнен с возможностью переключения запорного клапана с целью прерывания подачи газа, как только текущее значение индекса объема достигнет или превысит значение индекса объема закрытия.
В патенте Германии DE 10129300 А1 раскрыт массовый расходомер-датчик расхода, в частности газовый расходомер, а также способ обмена данными. В состав газового расходомера входят массовый расходомер-датчик расхода, устройство управления и дисплей. Газовый расходомер может также быть оснащен устройством для считывания с карт и клапаном. Массовый расходомер-датчик расхода основан на чувствительном элементе, встроенном в полупроводниковый компонент вместе с цифроаналоговым вычислителем. Поскольку измеряется массовый расход, а не расход или объем потребляемого газа, получают значение, независимое от давления, которое практически определяется теплотворной способностью газа.
Газовый расходомер и способ определения потребляемого количества газа известны из патента США US 6470741. Газовый расходомер отличается использованием датчика массового расхода для измерения массового расхода газа, протекающего по основному каналу, а также средством для интегрирования массового расхода по времени.
Устройство присоединения для газовых расходомеров может быть получено на основе патента Германии DE 4007279 С2. В состав устройства присоединения входят запорный клапан, регулятор давления и клапан сброса избыточного давления, которые включены в линию подачи. Соединительный элемент с тремя соединителями подключен к линии подачи, при этом первый соединитель предусматривается для подключения газового расходомера, второй - для подключения потребителя, а третий соединитель снабжен газовым запорным клапаном, запорный элемент которого регулируется при помощи поворотного штифта в закрытом и открытом положении. Характерной особенностью этого изобретения является то, что поворотный штифт снабжен сквозным отверстием, которое проходит в осевом направлении внутри поворотного штифта и герметично присоединено к съемной или открываемой крышке.
Из патента Германии DE 38006261 С2 известно также устройство для предотвращения несанкционированного удаления газа из линий подачи сжатого газа с демонтированным газовым расходомером. Характерной особенностью этого изобретения является то, что заглушка, вставленная в газопровод, снабжена, по меньшей мере, одним полым резиновым цилиндром (кольцом), который герметизирован относительно стенок газопровода, обеспечивает неподвижное седло для заглушки и выполнен таким образом, что его можно извлечь только с помощью специального инструмента.
Из патента США US 3587315 известен расходомер сухого газа, который включает несколько измерительных камер и единственный клапан. Этот клапан постоянно предотвращает прямой газовый поток между входом и выходом. Выполняется рабочий цикл, во время которого каждая из отдельных камер газового расходомера подключается на заданное время через специально отведенное для нее проходное отверстие к входу, и в течение дополнительного времени - к выходу, а в течение оставшегося времени рабочего цикла герметизирована относительно входа, выхода и проходов всех остальных камер. Характерной особенностью этого изобретения является то, что клапан снабжен заслонкой клапана, которая одновременно вращается и движется поступательно в той же плоскости, совершая колебательное движение.
Газовые расходомеры, известные из предшествующего уровня техники, имеют тот недостаток, что, с одной стороны, запорные клапаны, выполненные как отдельные компоненты, подключаются перед газовым расходомером, поэтому ими могут управлять посторонние лица, не имеющие разрешения. В прошлом это часто приводило к тому, что потребители заменяли участки трубопровода, обходя газовый расходомер и, благодаря этому, бесплатно и, соответственно, незаконно пользуясь газоснабжением. С другой стороны, в решениях газовых расходомеров со встроенными запорными клапанами регистрируются большие потери давления, поэтому, хотя такие запорные клапаны функционально оптимизированы, они не оптимизированы по потоку.
Раскрытие изобретения
Таким образом, существует потребность в усовершенствованном газовом расходомере со встроенным газовым запорным клапаном.
В соответствии с этим, в одном из аспектов настоящего изобретения предлагается газовый расходомер со встроенным газовым запорным клапаном, включающий корпус, имеющий вход для газа и выход для газа, механизм газового расходомера и газовый запорный клапан, причем механизм расходомера и запорный клапан расположены на пути газового потока между входом для газа и выходом для газа, а газовый запорный клапан выполнен в виде электрически управляемого клапана со сферическим или цилиндрическим клапанным элементом.
В некоторых случаях газовый расходомер может включать редуктор давления.
Газовый запорный клапан предпочтительно имеет клапанный узел (V), содержащий корпус клапана и расположенный в нем уплотняющий элемент, узел привода (А), включающий электродвигатель, и соединительный узел (S), при этом узлы (V, А, S) могут присоединяться друг к другу модульным способом и отделяться друг от друга.
Узел привода (А) предпочтительно включает зубчатую передачу, которая присоединяется в качестве модульного блока к корпусу клапана после присоединения клапанного элемента к узлу привода (А).
Зубчатая передача предпочтительно включает червяк, присоединенный к валу электродвигателя, при этом червячное колесо сцеплено с червяком.
Узел привода (А) предпочтительно содержит выключатель и, по меньшей мере, один переключающий кулачок, выполненный с возможностью управлять выключателем в целях распознавания открытого или закрытого положения клапанного элемента.
Электродвигатель и выключатель узла привода (А) предпочтительно соединены плоским кабелем.
Узел привода предпочтительно имеет муфту, включающую два соединителя для приведения в движение клапанного элемента, а корпус клапана имеет два отверстия, через которые проходят эти соединители для присоединения клапанного элемента путем сопряжения профилей, при этом отверстия выполнены так, что образуют упоры для соединителей, предотвращающие поворот клапанного элемента больше чем на 90°.
Предпочтительно для создания уплотнения между клапанным элементом и корпусом клапана предусмотрен только один уплотняющий элемент.
Уплотняющий элемент предпочтительно является манжетным уплотнением.
Предпочтительно, корпус клапана и/или клапанный элемент выполнены из пластмассы. Это позволяет использовать клапан во взрывоопасной атмосфере.
Плоский кабель предпочтительно снабжен электронными компонентами, предотвращающими образование воспламеняющей искры.
Предпочтительно, плоский кабель проходит через отверстие в наружной стене корпуса, при этом отверстие герметизировано при помощи герметичного кабельного ввода.
Предпочтительно, отверстие имеет профиль, образующий углубление на первом конце отверстия, герметичный кабельный ввод проходит через отверстие и имеет две профилированные державки с первым фланцем, снабженным защелкивающимися элементами, и вторым фланцем, расположенным под углом по отношению к первому, при этом в собранном состоянии:
а. первые фланцы профилированных державок идут симметрично относительно друг друга в направлении продольной оси плоского кабеля и охватывают плоский кабель с обеих сторон в виде многослойной конструкции с образованием контакта между поверхностями;
b. для образования первой точки фиксации защелкивающиеся элементы первого фланца монтируются, формируя V-образную форму с V-образной выемкой, обращенной к отверстию, и защелкиваются непосредственно на первом конце отверстия;
с. для получения упорной поверхности вторые фланцы профилированных державок идут в поперечном направлении с образованием пластин за вторым концом отверстия; и
d. герметичная заливочная масса покрывает точку фиксации, расположенную в зоне углубления.
Каждый первый фланец герметичного кабельного ввода предпочтительно имеет более одного защелкивающегося элемента для образования, по меньшей мере, одной дополнительной точки фиксации.
Герметичный кабельный ввод предпочтительно имеет прокладки для изменения расчетной высоты кабельного ввода и защиты плоского кабеля, причем прокладки крепятся к первым фланцам и плоскому кабелю при помощи соединительных элементов и (или) клеящего вещества.
Радиоприемник или радиоприемник и радиопередатчик, которые обмениваются данными с радиоприемником и (или) радиопередатчиком, расположенными вне газового расходомера, предпочтительно предусмотрены для обеспечения радиосвязи и управления газовым расходомером.
Электронные компоненты для радиоприемника и (или) радиопередатчика предпочтительно расположены непосредственно на плоском кабеле или встроены в него.
Для обеспечения автономной работы газового расходомера предпочтительно предусматривается внутренний источник питания в виде батареи.
Эта модульная конструкция, состоящая из выбираемых соединений, узлов или модулей клапанов и приводов, позволяет осуществлять экономически эффективное регулирование клапанов в соответствии с требованиями рынка и потребителей, а также новыми техническими условиями. В частности, модульная конструкция позволяет создавать разнообразные клапанные системы, которые можно собирать путем наращивания из одного или нескольких одинаковых или различных модулей, таких как модуль клапанного узла/узла привода или клапанного узла/соединительного узла согласно требованиям. Эта конструкция обеспечивает также простую и быструю замену устройств сопряжения и узла привода, что значительно сокращает время и стоимость расходов при выполнении технического обслуживания и повышает ремонтопригодность. Возможными причинами замены могут стать изменение электропитания, нормативная классификация применения и выбор приспособленного для него приводного механизма, а также различные условия обеспечения герметичности. Регулирование клапанного элемента для различных значений объемного расхода и падения давления может осуществляться при различных диаметрах шара или цилиндра и размерах внутреннего пространства корпуса клапана. Установка на любом устройстве сопряжения возможна путем простой замены соединительного узла.
Согласно предпочтительному варианту осуществления клапана, соединения путем сопряжения профилей проектируются в виде сопрягающихся защелкивающихся элементов, которые входят в зацепление друг с другом при замыкании, образуя соединение сопрягаемых профилей. Таким образом, регулировка положения или присоединение модуля выполняется путем поступательного перемещения модуля к другому модулю. В частности, предпочтительно, если модуль просто устанавливается на другой модуль или зажимает его сверху, как, например, корпус клапана. Это обеспечивает автоматическое соединение обоих модулей.
Согласно предпочтительному варианту осуществления соединение модулей путем сопряжения профилей включает, по меньшей мере, две или, предпочтительно, три, или большее количество пар защелкивающихся элементов, поскольку несколько пар защелкивающихся элементов обеспечивают множественное крепление и, вследствие этого, способствуют более надежному соединению модулей. Под парами защелкивающихся элементов понимаются два защелкивающихся элемента, которые совместно обеспечивают соединение путем сопряжения профилей. Однако можно допустить, что при некоторых обстоятельствах под парами защелкивающихся элементов понимается ряд защелкивающихся элементов, которые можно рассматривать просто в качестве одной пары защелкивающихся элементов вследствие их аналогичной конфигурации и одинакового способа действия.
Другую возможность соединения модулей путем сопряжения профилей предлагает соединение байонетным способом, при котором оно выполняется поворотно-вставным движением. Две соединяемые части стыкуются путем вставления одной из них в другую и поворота в противоположные стороны и снова разъединяются. Возможна также комбинация защелкивания и байонетного соединения.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи. Идентичные конструкции, элементы или детали, которые появляются более чем на одном чертеже, как правило, имеют одинаковые позиционные обозначения на всех чертежах, где они изображены. Размеры компонентов и характерные особенности, представленные на чертежах, как правило, выбраны для удобства и ясности представления и необязательно изображены в масштабе. Чертежи перечислены ниже.
На ФИГ.1 представлено изображение в разобранном виде модульного газового клапана, представляющего собой часть газового расходомера, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.2 показан корпус клапана, представляющий собой часть клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.3 представлен вид в поперечном разрезе корпуса клапана, изображенного на ФИГ.2.
На ФИГ.4 показана корпусная крышка, представляющая собой часть клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.5 показан шар клапана, представляющий собой часть клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.6 показан уплотняющий элемент, представляющий собой часть клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.7 представлен вид в поперечном разрезе уплотняющего элемента, изображенного на ФИГ.6.
На ФИГ.8 показан узел привода, представляющий собой часть клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.9 показан переключающий кулачок и выключатель, представляющие собой части клапана, изображенного на ФИГ.1.
На ФИГ.10 показано соединение между муфтой и червячным колесом узла привода, изображенного на ФИГ.2.
На ФИГ.11 показан схематический вид газового расходомера предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, включающего газовый клапан, изображенный на ФИГ.1.
На ФИГ.12 изображен герметичный кабельный ввод, встроенный в корпус.
На ФИГ.13 показан вид в разрезе кабельного ввода, изображенного на ФИГ.12.
На ФИГ.14 изображен модифицированный кабельный ввод.
На ФИГ.15 изображен узел привода, включающий дополнительные электронные компоненты.
Осуществление изобретения
На ФИГ.11 показан схематический вид газового расходомера 80. Газовый расходомер 80 имеет корпус 82 с входом 84 для газа и выходом 86 для газа. Дополнительное устройство (не показано) для обнаружения газового потока, измеритель 88 и газовый запорный клапан 10, расположенные на пути газового потока между входом 84 для газа и выходом 86 для газа, помещены внутрь корпуса 82. Газовый запорный клапан 10 согласно настоящему изобретению представляет собой электрически управляемый клапан со сферическим или цилиндрическим клапанным элементом.
Первый предпочтительный вариант осуществления модульного газового запорного клапана изображен в разобранном виде на ФИГ.1. На рисунке показаны следующие три модуля: узел привода, помеченный буквой «А», клапанный узел, помеченный буквой «V», и соединительный узел, помеченный буквой «S», в дальнейшем называемый также «соединительной деталью». Все модули имеют соединения на основе сопряжения профилей для присоединения модуля, по меньшей мере, к одному другому модулю. Сопрягаемые профили предпочтительно представляют собой или защелкивающиеся элементы, взаимодействующие друг с другом, и (или) байонетные соединения. Для наглядности модули и их части показаны отделенными друг от друга.
Клапанный узел «V» имеет корпус 30 клапана, подробно показанный на ФИГ.2. Корпус 30 клапана имеет боковое углубление 31 с двумя отверстиями 32 для ввода рабочего органа с целью перемещения или приведения в действие клапанного элемента 24. Периферийные концы отверстий 32 образуют упоры 34, ограничивающие перемещение рабочего органа, как будет описано ниже. Клапанный элемент 24 представляет собой шар клапана в данном варианте осуществления, хотя может использоваться и цилиндрический клапанный элемент. Соединительный переходник в виде кольцевого выступа 35, выполненный как одно целое с корпусом 30 клапана, окружает боковое углубление 31. Четыре защелкивающихся элемента 36, выступающие симметрично друг относительно друга, расположены вокруг выступа 35.
Корпус клапана имеет проход, идущий через него от входа к выходу, определяя путь прохождения газового потока. Корпус клапана имеет три дополнительных соединительных устройства в виде защелкивающихся элементов 38 на наружном краю верхнего конца. Два дополнительных соединительных устройства в виде байонетных элементов 40 расположены на нижнем конце корпуса клапана. Соединительные устройства расположены симметрично относительно друг друга, при этом их расположение и количество изменяются в соответствии с изобретением. Благодаря этой схеме расположения соединительных устройств и компактной конструкции корпуса клапана к клапанному узлу V можно присоединить три модуля (верхний, нижний и боковой). Корпус 30 клапана выполнен как одно целое с соединительными элементами, предпочтительно с помощью литьевого формования.
Внутренняя стенка корпуса 30 клапана подробно показана на виде в поперечном разрезе на ФИГ. 3. Она имеет два противоположных углубления 42 в виде вертикальных канавок для ввода двух поворотных кулаков 28 шара 24 клапана. Конструкция двух поворотных кулаков позволяет располагать их в углублениях 42 для монтажа шара клапана с возможностью вращения. Шар 24 клапана и два поворотных кулака 28 расположены симметрично относительно вертикальной оси шара 24 клапана, что обеспечивает возможность стабильного расположения шара 24 клапана. Увеличенное изображение шара 24 клапана показано на ФИГ. 5. Шар клапана имеет сбоку две симметрично расположенные канавки 26, обращенные к узлу привода А. Две канавки 26, после встраивания шара 24 клапана в корпус 30 клапана, совпадают с отверстиями 32 в боковом углублении 31, способствуя присоединению рабочего органа. Шар клапана имеет сквозной проход 25, определяющий путь прохождения газового потока через шар клапана, расположенный на пути прохождения газового потока через корпус клапана.
Корпусная крышка 14 частично закрывает верхний край корпуса клапана, фиксируя шар клапана. Между шаром 24 клапана и корпусной крышкой 14 предусмотрен уплотняющий элемент 20. Как показано на ФИГ. 4, корпусная крышка имеет соединительные элементы в виде защелкивающихся элементов 18 и байонетных элементов 16. Уплотняющий элемент 20 образует скользящее уплотнение с шаром 24 клапана в корпусе 30 клапана и сжат между корпусом 30 клапана и корпусной крышкой 14, при этом корпусная крышка крепится к корпусу клапана путем сопряжения профилей защелкивающихся элементов 18 корпусной крышки с защелкивающимся элементом 38 корпуса клапана. Таким образом, уплотняющий элемент 20 расположен между корпусной крышкой 14 и корпусом 30 клапана и прижат к шару 24 клапана.
На ФИГ.6 и 7 показаны перспективный вид и поперечный разрез уплотняющего элемента 20. Уплотняющий элемент 20 имеет манжетное уплотнение 22. Внутренний диаметр манжетного уплотнения 22 соответствует диаметру прохода 25 через шар 24 клапана таким образом, что манжета манжетного уплотнения 22 может стыковаться с отверстием прохода. Благодаря такой специальной форме уплотняющего элемента 20 уменьшается сила давления с одновременным улучшением устойчивости к колебаниям допусков и погрешностям деталей. Вследствие своей геометрически определенной гибкости она обеспечивает также высокую долговременную стабильность и оптимальную компенсацию допусков. Все это позволяет получить низкий нагружающий момент, меньшее потребление энергии приводом и, следовательно, более продолжительный срок службы при работе с батарейным питанием.
Сборка всего клапанного узла «V» осуществляется очень просто. Сначала шар 24 клапана помещают в корпус 30 клапана через верхнее отверстие с двумя поворотными кулаками 28, вставленными в углубления 42 корпуса клапана. Форма внутренней стенки корпуса клапана позволяет вводить шар клапана таким образом, что между внутренней стенкой корпуса клапана и поверхностью шара клапана не возникает ненужного трения. Затем уплотняющий элемент 20 и корпусную крышку 14 помещают сверху на корпус клапана таким образом, чтобы соединение защелкивающихся элементов 18, 38 происходило за счет поступательного движения, в результате которого уплотняющий элемент образует уплотнение между корпусом клапана и корпусной крышкой и прижимается к шару клапана.
В клапанах, известных из предшествующего уровня техники, шар клапана монтируется на опоре, состоящей из двух уплотнительных колец, которые располагаются на наружной периферийной поверхности шара клапана, одно - перед шаром клапана, а другое - позади него. В клапане согласно настоящему изобретению, вследствие расположения шара 24 клапана в соответствии с изобретением, для уплотнения шара 24 клапана необходим только один уплотнительный элемент 20, а именно, элемент, расположенный рядом с соединительным узлом S. Шар 24 клапана стабильно установлен при помощи поворотных кулаков 30 и углублений 42 в корпусе 30 клапана.
Соединительный узел S, изображенный на ФИГ.1, содержит соединительный переходник для подключения к газопроводу и т.д. В состав соединительного переходника входят элементы байонетного соединения 11, которые взаимодействуют с элементами байонетного соединения 16 корпусной крышки 14 клапанного узла V. При соединении клапанного узла V и соединительного узла S уплотнительное кольцо 12, служащее для уплотнения соединения, вставляют между ними и помещают в канавку 15 корпусной крышки.
На ФИГ.8 изображен узел привода А показанным собранным и готовым к работе. Узел привода содержит: крышку зубчатой передачи 62, электродвигатель 60 с червяком 58, переключающий кулачок 56, червячное колесо 54, выключатель 50, рабочий орган и корпус 44 зубчатой передачи. Рабочий орган называется в дальнейшем муфтой 46.
Червячное колесо 54 сцепляется с червяком 58 таким образом, что работающий электродвигатель вращает червячное колесо. Червячное колесо 54, переключающий кулачок 56 и выключатель 50 показаны в увеличенном виде на ФИГ. 9. Переключающий кулачок 56 выполнен на червячном колесе 54. Выключатель 50 имеет штифт 52 для управления выключателем. Переключающий кулачок имеет скошенную поверхность, расположенную с возможностью касания штифта 52 таким образом, что выключатель срабатывает в открытом и закрытом положениях шара клапана.
Зубчатая передача включает червячное колесо 54, приводимое в движение электродвигателем 60 при посредстве червяка и соединенное с муфтой 46. Альтернативно, переключающий кулачок 56 может быть выполнен совместно с муфтой. Скошенная поверхность и выключатель расположены таким образом, чтобы воспринимать открытое и закрытое положения клапанного элемента.
В узле привода А предпочтительного варианта осуществления используется единственный выключатель 50 и единственный переключающий кулачок 56, расположенные таким образом, чтобы выключатель мог распознавать открытое и закрытое положение клапанного элемента, и электродвигателем можно было управлять, выключая его при достижении открытого или закрытого положения. Такое расположение переключающего кулачка очень эффективно, так как позволяет уменьшить количество выключателей, служащих для распознавания положения, с двух, известных в предшествующем уровне техники, до одного.
Муфта 46, как показано на ФИГ. 10, содержит дисковую часть с двумя выступающими в осевом направлении соединителями 48. Дисковая часть вводится в боковое углубление 31 корпуса клапана, при этом соединители 48 проходят через отверстия 32 и оказываются в канавках 26 клапанного элемента 24 для приведения в действие или вращения шара клапана между открытым и закрытым положением.
Отверстия 32 ограничивают вращательное движение соединителей 48. В конце хода соединители упираются в концевые упоры 34, образованные периферийными концами отверстий, тем самым ограничивая максимальное вращательное движение шара клапана.
Муфта 46 имеет вал, который входит в зацепление с сопрягаемой частью червячного колеса, чтобы повернуть червячное колесо. Вал имеет квадратный конец 49 с вытянутым по оси отверстием 69. Квадратный конец 49 входит в зацепление с квадратным отверстием 70, образованным в червячном колесе, при этом в отверстие 69 на конце вала входит ось 68 червячного колеса, располагаясь на одной прямой и поддерживая муфту 46. Вал имеет также цилиндрическую часть 47. Уплотнение 66 вводится между корпусом 44 зубчатой передачи и цилиндрической частью 47 муфты 46, чтобы между клапанным узлом V и узлом привода А не мог возникнуть газовый поток.
При повороте муфты 46 шар 24 клапана поворачивается между открытым и закрытым положениями клапана. Узел привода А присоединяется к боковому углублению 31 корпуса 30 клапана модульным способом путем сопряжения профилей байонетных элементов 36 клапанного узла V и байонетных элементов 45 узла привода А. Между узлом привода А и клапанным узлом V можно вставить уплотнительное кольцо (не показано), чтобы предотвратить утечку газа. Давление уплотнения, необходимое для сжатия уплотнительного кольца, достигается за счет сопряжения профилей.
В некоторых случаях муфта 46 или червячное колесо 54 предпочтительно содержат два переключающих кулачка 56, выполненных таким образом, что штифт 52 выключателя 50 вдавливается переключающим кулачком 56 на муфте 46 или на червячном колесе 54 как в открытом, так и в закрытом положении и выдает сигнал. Эта конфигурация муфты 46 в сочетании с дополнительной информацией о направлении вращения шара 5 клапана позволяет точно определить, находится ли шар 24 клапана в открытом или в закрытом положении.
Сигнал от выключателя и электроэнергия для управления электродвигателем могут передаваться по плоскому кабелю к контроллеру или функциональному блоку, расположенному вне корпуса расходомера. В связи с этим плоский кабель должен герметично проходить через корпус для обеспечения безопасности газового расходомера. Это достигается в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения за счет использования герметичного кабельного ввода с целью обеспечения герметичности и, предпочтительно, взрывонепроницаемости корпуса.
На ФИГ.12 показан кабельный ввод 90 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в установленном состоянии вместе с частью корпуса 82 расходомера. В корпусе имеется отверстие 81, через которое проходит плоский кабель 64 с образованием герметичного соединения. На ФИГ.13 представлен вид в разрезе кабельного ввода, изображенного на ФИГ.12. Герметичный кабельный ввод 90 направляет плоский кабель 64 через отверстие 81 в корпусе. Корпус снабжен выемкой или профилем 83, образующим углубление на первом конце 98 отверстия. Кабельный ввод 90 имеет две профилированные державки 91, каждая из которых снабжена первым фланцем 92 с защелкивающимся элементом 94 и вторым фланцем 93, расположенным под углом по отношению к первому, В установленном состоянии первые фланцы 92 идут симметрично относительно друг друга в направлении продольной оси плоского кабеля 64 и охватывают плоский кабель с обеих сторон в виде многослойной конструкции с образованием контакта между поверхностями. Для получения первой точки фиксации защелкивающиеся элементы 94 первых фланцев 92 смонтированы, образуя непосредственно на первом конце 98 отверстия V-образную форму, при этом V-образная выемка обращена к отверстию 81. Для получения второй точки фиксации в виде упорной поверхности вторые фланцы 93 идут в поперечном направлении с образованием пластин за вторым концом 99 отверстия 81. Кроме того, в углублении предусмотрена герметичная заливочная масса 97, покрывающая точку фиксации, расположенную в зоне углубления. Как видно из рисунка, первые фланцы 92 двух профилированных державок 91 выходят за пределы заливочной массы 97 таким образом, чтобы заливочная масса не соприкасалась с плоским кабелем 64 в пределах углубления, образованного выемкой или профилем 83 корпуса 82 расходомера.
На ФИГ.14 изображен модифицированный кабельный ввод 90 перед установкой в паз корпуса. В этом варианте осуществления прокладка 89 расположена выше и ниже плоского кабеля, между кабелем и соответствующей профилированной державкой 91. Заклепки 96 используются для скрепления державок, прокладок и кабеля. Предусмотрены также дополнительные защелкивающиеся элементы 95. При помощи прокладок 89, которые предпочтительно выполняются из огнестойкого материала, общую высоту конструкции, которая задана профилированными державками 91, ленточным кабелем 64 и прокладками 89, можно легко изменять и регулировать. Это особенно предпочтительно, поскольку минимально допустимая высота отверстия 81 корпуса 82 обусловлена процессом штамповки, зависящим от толщины корпуса. Заклепки 96 обеспечивают надежное скрепление плоского кабеля 64, прокладок 89 и профилированных державок 91, в частности, в процессе установки. Альтернативно, вместо заклепок или в дополнение к ним может использоваться клеящее вещество. Вторые защелкивающиеся элементы 95 расположены с другим продольным шагом по сравнению с первыми защелкивающимися элементами и, таким образом, находятся на другом расстоянии от второго фланца 93, позволяя использовать корпуса различной толщины. Первый защелкивающийся элемент 94 предусмотрен для более тонкого корпуса, такого, что вторые защелкивающиеся элементы не будут находиться в контакте с корпусом. В случае корпуса большей толщины только вторые защелкивающиеся элементы 95 будут соединены с концом отверстия 81, при этом первые защелкивающиеся элементы не образуют соединение и остаются внутри отверстия 81.
В некоторых случаях упорная поверхность вторых фланцев может служить в качестве клеевой поверхности на корпусе. Упорная поверхность может дополнительно быть снабжена уплотняющим материалом, который полностью закрывает отверстие 22 после установки и обеспечивает газонепроницаемость без использования заливочной массы 34.
Чтобы избежать необходимости пропускать кабели через корпус газового расходомера, выключатель и электродвигатель можно присоединить к устройству беспроводной связи 65, как показано на ФИГ.15. Один конец плоского кабеля 64 подключен к выключателю 50 и электродвигателю 60. Устройство беспроводной связи 65, такое как радиоприемник или приемник/передатчик, подключено к другому концу плоского кабеля 64. Альтернативно, беспроводное устройство может быть встроено в плоский кабель. Таким образом, между выключателем и электродвигателем и внешним контроллером или монитором может происходить обмен сигналами без протягивания кабелей через корпус расходомера в целях обеспечения газонепроницаемости. Альтернативно, контроллер электродвигателя можно объединить с электронными цепями радиоприемника таким образом, чтобы внешний контроллер передавал расходомеру сигналы, например, на открытие или закрытие газового клапана, контроллер электродвигателя, расположенный в корпусе расходомера, включал электродвигатель в соответствии с командами, а выключатель использовался контроллером электродвигателя для распознавания правильного срабатывания клапана и выключения электродвигателя. В такой конфигурации электродвигатель работает от батареи 72, также расположенной в корпусе расходомера. Батарея обеспечивает питание как электродвигателя, так и электронных цепей, образующих контроллер электродвигателя и радиоприемник. В этой конфигурации устройство беспроводной связи может представлять собой простой радиоприемник, если внешний контроллер не требуется охватывать обратной связью. Альтернативно, устройство беспроводной связи может представлять собой радиоприемник и передатчик, обеспечивающие обратную связь от выключателя, указывающую на состояние газового клапана.
Из приведенного выше описания изобретения явствует, что газовый клапан согласно настоящему изобретению представляет собой автономный компактный клапан по сравнению с обычными газовыми клапанами, который отличается оптимальным соотношением между размером, расходом, энергопотреблением и потерями давления, и может изготавливаться более простым и экономическим эффективным способом.
В описании и пунктах формулы изобретения настоящей заявки каждый из глаголов «состоит из», «включает», «содержит» и «имеет», а также их изменяемые формы используются в инклюзивном смысле, указывая на наличие заявляемого элемента, но не исключая наличия дополнительных элементов.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на один или несколько предпочтительных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что существует возможность разнообразных модификаций. Таким образом, объем настоящего изобретения определяется исходя из приведенных ниже пунктов формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к газовому расходомеру и, в частности, к газовому расходомеру со встроенным газовым запорным клапаном. Газовый расходомер со встроенным газовым запорным клапаном содержит корпус, имеющий вход для газа и выход для газа, механизм газового расходомера и газовый запорный клапан, содержащий узел привода, включающий электродвигатель, и соединительный узел. Причем механизм расходомера и газовый запорный клапан расположены на пути газового потока между входом для газа и выходом для газа. При этом газовый запорный клапан выполнен в виде электрически управляемого клапана со сферическим или цилиндрическим клапанным элементом. Причем газовый запорный клапан имеет клапанный узел, содержащий корпус клапана и расположенный в нем уплотняющий элемент. Клапанный узел, узел привода и соединительный узел выполнены с возможностью присоединения друг к другу модульным способом и отделения друг от друга. Изобретение направлено на уменьшение потерь давления в запорных клапанах расходомеров. 13 з.п. ф-лы, 15 ил.
