Тепломер

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 260373 (21) 1897498/18-10с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. Я 01 К 19/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3009,80(54) ТЕПЛОМЕР 1Изобретение относится к области метрологии интегрального значения тепла, носимого жидкостью в городских тепловых сетях, а также для определения интегрального весового 5 расхода жидкости при автоматизации городских тепловых сетей и др.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тепломер, со держащий размещенные в трубопроводе преобразователи температуры и расхода теплоносителя, измерительный узел и регистратор Г 13.Цель изобретения - повышение точ ности измерения при одновременном упрощении конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в тепломере преобразователь расхода выполнен в виде дроссельной 20 шайбы, установленной по,сечению потока и гидродросселя, размещенного .в отверстии трубопровода перед дроссельной шайбой по направлению движения теплоносителя, а,измерительный . 25 узел содержит сообщающуюся с атмосферой дозирующую емкость, в противоположных торцах которой находятся разделенйые мембраной йолости, в одной из которых надмембранная полость 30 сообщена непосредственно каналом с трубопроводом за дроссельной шайбой, а подмембранная полость сообщена через гидродроссель с трубопроводом перед дроссельной шайбой и посредством сопла связана с довирующей емкостью, на дне которой выполнено седло, взаимодействующее с жестким центром разделительной мембраны, с которым связан шток с размещенной на нем подпружиненной втулкой, соединенной с преобразователем температуры в виде биметаллической пластины, причем надмембранная .полость сообщена со сливом, а подмембранная полость - с атмосферой.На чертеже схематично показан тепломер.У места образования давления 9, до дроссельной шайбы 1 гидропривода2 в одинаковых с ней температурных условиях установлено гидравлическое сопротивление 3, соединенное с под" мембранной полостью 4 гидравлического следящего устройства с разделительной мембраной 5. Надмембранная полость б гидравлического следящего устройства сообщается с полостью гидропривода за дроссельной шайбой767571 1 с давлением Р 2 , Сопло 7 гидравлического следящего устройства связывает его подмембранную полость 4с емкостью 8, сообщающейся с атмосферой через,сквозные отверстия 9.На дне емкости 8 выполнено седло 10,клапаном которого служит жесткийцентр 11 мембраны, отделяющей надмембранную сливную полость 12 отподмембранной полости 13, связаннойчерез сквозные отверстия 14 с атмосферой. На жесткий центр 11 мембраны 1 Одействует регулировочная пружина 15,связанная через узел настройки 16с лапкой 17 биметаллической пластйнй18, помещенной в контролируемый поток с температурой Т , Жесткий центр 1511 мембраны через шток 19 действуетна храповичок 20 обыкновенногодискового механического десятичногосчетчика 21,Уровень жидкости в емкости 8 обозначен Ъ , поток жидкости в трубопроводе 6 , Для случая измерения интегрального весового расхода жидкостинеобходимость в пластине 18 с лапкой 17 отпадает, так как настройкапружины 15 фиксируется и не зависитот температуры контролируемого по тока. На шкалу счртика 21 наносится размерность (кГ и ккал),Благодаря действию гидравлического следящего устройства ссоплом 7, ЗОмембраной 5, камерами 4 и 6, перепад давления (Р, - 72 ), образующийся на дроссельной шайбе 1 за счетдвижения жидкости, устанавливаетсятакже и на моделирующей дроссельной 35шайбе 3, поэтому уравнения расходажидкости через дроссельные шайбы 1и 3 можно эаписа=ь в виде: лагаемый прибор прямопропорционален весовому расходу жидкости в трубопроводе 2.В силу неразрывности потока сумма порций жидкости, сливаемых за единицу времени, равна расходу жидкости через приборб 2=ВЕ;=ЪЬД, (3)где е - вес порции жидкости, сливаемой за один такт работы;- максимальная высота столбажидкости, набирающейся вдоэирующей емКости 8 за рабочий цикл;Ь - площадь поперечного сечения дозирующей емкости 8;частота слива порций жидкости из емкости 8.Расход измеряемого тепла, транс" портируемого потоком жидкости в трубопроводе 2, определяется выражением. - = СТ; (4) где В - количество тепла, транспортируемого потоком жидкости за промежуток времени Ь температура жидкости;- теплоемкость жидкости.Учитывая принципиальную необходимость заделки биметаллической пластины 18 с верхним расположением активного слоя (со стороны пружины) для достижения обратной пропорциональности веса столба жидкости в емкости 8 развиваемой биметаллом силе, из условия равновесия мембраны 11, можно записатьг с где Ь,2 - весо сти дрос 3; коэф дрослИГ ициенты расхода ельных шайб 1 иедв ые расходы жидкооответственно через 5ельные шайбы 1 и 3;Г, И Р 2 - площади прохний дроссель1 и 3;ускорение силудельный весИэ сравнения уравнений",= т (5) ь п охо ного сечения площад р дседла 10;коэффициент пропорциональбиметаллической пластины.ыражений (2), (3), (4) и (ывести где П - показание счетчика 21, .иэ выражений. (6) и (7) следует, что расход измеряемого количества тепла, транспортируемого жидкостью, прямо пропорционален частоте слива порций жидкости из прибора. Следовательно показание счетчика 21 такж прямо пропорционально интегральному расходу тепла за определенный про" межуток времени М , что и требовалось доказать.Предлагаемый тепломер работает следующим образом.В гидропроводе 2 на дроссельнойшайбе 1 при наличии потока 5 устанавливается перепад давления (р, - Р ).Давление Р, устанавливается такжеи на моделирующем дросселе (гидравлическом сопротивлении 3), так 5как он находится непосредственно уместа образования давления Р ,. Заэтим дросселем 3 благодаря гидравлическому следящему устройству поддерживается давление Р , образованноеза дроссельной шайбой 1, так какмембрана 5 занимает такое положениеотносительно сопла 7, что давлениев полости 4 оказывается равным давлению в полости б, непосредственносвязанной с местом образования давления Р 2 эа дроссельной шайбой 1благодаря компенсации сил на этоймембране,В связи с установкой дросселя 3 внепосредственной близости от дроссельной шайбы 1 температуры основного и смоделированного потоков могутбыть приняты одинаковыми,Таким образом, все параметры потоков через дроссельную шайбу 1 и 25ее модель - дроссель 3 оказываютсябдинаковыми. Поэтому согласно классическому уравнению расхода жидкостиможно утверждать, что весовые расходы жидкости через дроссельную 30шайбу 1 и дроссель 3 прямо пропорциональны и, зная весовой расход жидкости через дроссель 3, можно с достаточно высокой точностью определить весовой расход жидкости.в трубопроводе 2. Расходы жидкости через дроссель 3и сопло 7 равны в силу неразрывности потока, поэтому весжидкости.,накапливаемой в емкости 8, связан Оной через отверстия 9 с атмосферой,равен интегральному весовому расходужидкости эа определенный отрезоквремени М . С достижением уровня иопределенного настройкой пружины 15(площадью проходного сечения седла10 и усилием сжатия пружины 15),мембрана 11 под действием статического давления столба жидкости наплощади проходного сечения седла 10,отрываясь от этого седла, фиксирует"ся в нижнем положении, так как жид-,кость, наполнив полость 12, выэы"вает усилие она мембране 11, вомного раэ больше ее усилия отрываот седла 10Жидкость иэ полости 8через седло 10 и полость 12 вытекаетна слив и с достижением уровняжидкости в емкости 8 минимального значения, определенного усилием.затяжки пружин 15 и эФфективной площадью 60мембраны 11, мембрана с жесткимцентром перемещаясь вверх, прикрываетседло 10, В емкости 8 процесс накопления жидкости повторяется иуровень жидкости снова возрастает 65 Сливаемые весовые порции жидкости от параметров потоков (втом числе и от температуры жидкОсти) не зависят и определены усилием затяжки пружины 15, площадьюпроходного сечения седла 10 и эффективной площадью мембраны 11,которые постоянны, Следовательносливаемые весовые порции жидкостистрого одинаковы и по числу этихпорций во времени можно определитьвесовой интегральный расход жидкости в килограммах через дроссель3, а значит и через дроссельнуюшайбу 1.Если обеспечить постоянство количества крепла, уносимого сливаемойпорцией жидкости, то по числу этихпорций во времени можно определитьтакже и интегральный расход тепла.Это реализуется с помощью биметал"лической пластины 18, помещеннойв измеряемый поток и воздействующей на пружину 15, изменяя ее настройку в зависимости от колебанийтемпературы жидкости. Изменениетемпературы 1 потока жидкости вызывает пропорциональное изменениеусилия биметаллической пластины 18,уравновешивающегося с усилием сжатия пружины 15. Пропорциональноизменению усилия пружины 15 меняетсявеличина статического давления жидкости, при которой открываетсяседло 10 на слив,Таким образом, сливаемая весовая порция жидкости меняется пропорционально изменению ее температуры и уносимое весовой порциейжидкости количество тепла оказывается постоянным,Повышение температуры Т потока, например, приводит к изгибубиметаллической пластины 18 внизпо закону Гука, усилия сжатияпружины 15 соответственно уменьшается (обратно пропорциональноизменению температуры), поэтомумембрана 11 начинает отходить отседла 10 при меньшем статическомдавлении столба жидкости, и сливаемая весовая порция жидкости с повышением температуры уменьшается. В силу пропорциональной зависимости между всеми перечисленными переменными параметрами (температурой потока т , величиной изгиба пластины, деформацией и усилием пружины, силой статического давления и весом жидкости в ограниченой емкости), изменение температуры потока жидкости приводит к такому изменению сливаемой весовой порции жидкости, что количество уносимого сливаемой порцией жидкости тепла остается постоянным, т,е, обеспечиваетея обратная пропорциональность между массой Ф;"и изменением температуры ЬТ в вйражении для количества тепла Я =СвьТ = солэтгде С - удельная теплоемкость жидкости,Число сливаемых порций жидкбсти-счетчикбм 21, на храповое колесо20 которого воздействует шток 19,жестко связанный с мембраной 11.Поворотом втулки в гайке узланастройки 16 легко настроить устройство на работу С требуемой часто- той, т,е. с требуемой расчетной величиной весовой порции жидкости.В случае работы устройства в ка"честве интегрального весового расходомера жидкости втулка узла настройки 16 должна быть освобождена" отлапки 17 (воздействия) пластины18 и зафиксирована, так как сливаемая весовая порция жидкости от температуры потока не зависит.Таким образом, предлагаемый тепломер одновременно выполняет Функцииинтегральных весового расхода жидкости и тепломера (поэтому нашкале счетчика могут быть указаныккал и кГ) .Из-за пренебрежимой малости сливаемым потокомжидкости можно пренебречь, а в случае ценных потоковсливаемую жидкость можно собратьи вновь возвратить в гидропровод.Предлагаемый тепломер удобендпя автоматизации и телемеханизациигидроприводов, так как шток 19может воздействоваать также на ларуэлектрических и пневматических контактов что весьма важно, Тепломерпрост и универсален. формула изобретенияТепломер, содержащий размещенныев трубопроводе преобразователи температуры и расхода теплоносителя, 5 измерительный узел и регистратор,отличающийся тем, что,с целью повышения точности измеренияпри одновременном упрощении конструкции в нем, преобразователь расхода. выполнен в виде дроссельнойшайбы, установленной по сечению пото"ка и гидродросселя, размещенного вотверстии трубопровода перед дроссельной шайбой:по направлению движения теплоносителя, а измерительный узел содержит сообщающуюся сатмосферой доэирующую емкость, впротивоположных торцах которой находятся разделенные мембраной полости, в одной из которых надмемб"ранная полость сообщена непосредственно каналом с трубопроводомза дроссельной шайбой, а подмембранная полость сообщена черезгидродроссель с трубопроводом перед 25 дроссельной шайбой и посредствомсопла связана с дозирующей емкостью,на дче которой выполнено седло,взаимодействующее с жестким центромразделительной мембраны, с кото рым связан шток с размещенной нанем подпружиненной втулкой, соединенной с преобразователем температуры в виде биметаллической пластины, причеМ надмембранная полостьсообщена со сливом, а подмембранная полость - с атмосферой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизещ 1. Преображенский В.П, Теплотехнические измерения и приборы, М-Л,1946, се 253 255 (прототип),/37 Тираж 713 ИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушск аказ 71 одписное, Йв юЮЮЮВЮФшММИ г. ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал ППП фПатен рректор Ю Макареик митета СССР ткрытий я наб де 4/