Робочий еталон об’єму газу дзвонового типу

Робочий еталон об'єму газу дзвонового типу, що має ємність з рідиною, у якій розміщений дзвін, котрий зрівноважений противагою, з'єднаною гнучким тросом через шківи, пристрій компенсації ваги дзвона, контрольну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини, ділянку трубопроводу під лічильник газу і регулятор витрати, датчик переміщення дзвона та датчики температури і тиску під дзвоном 3 вання. При цьому шківи зв'язані між собою безпосередньо тросом, де один із шківів має поверхню Архімедової спіралі (Робочий еталон об'єму газу дзвонового типу, патент України №46253, C01F25/00, Бюл. №5, 2002 p.). Однак, радіальне переміщення дзвона під час вимірювання, внаслідок зміни радіуса Архімедової спіралі часто приводить до порушення взаємного радіального розташування дзвона і ємності з рідиною і створює додаткову похибку при метрологічній атестації еталона геометричним методом. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є робочий еталон об'єму газу дзвонового типу для точної передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою, який складається із ємності з рідиною, у якій розміщений дзвін, котрий зрівноважений противагою, з'єднаною гнучким тросом через два шківи (один з яких виконаний у вигляді Архімедової спіралі), і має контрольну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини та стабілізуюче кільце з отворами, пристрій компенсації ваги дзвона, ділянку трубопроводу під лічильник газу і регулятор витрати, датчик переміщення дзвона та датчики температури і тиску під дзвоном і на перевірній ділянці, контролер збору та обробки результатів вимірювання, який відрізняється тим, що ємність з рідиною додатково оснащена шарнірами переміщення і фіксаторами, і шківи жорстко з'єднані між собою валом. (Робочий еталон об'єму газу дзвонового типу, патент України №58161, G01F25/00, Бюл. №7 2003 р.). Однак для цього еталона об'єму газу характерні складність, нетехнологічність і габаритність конструкції, що обумовлено наявністю в пристрої компенсації ваги дзвона двох шківів, один з яких має складну поверхню Архімедової спіралі. Габаритний діаметр такого шківа залежить від довжини вертикального ходу дзвона, на який він занурюється у рідину. При цьому трос, що з'єднаний з дзвоном, намотується на шків по периметру Архімедової спіралі, мінімальний діаметр якої (Dmin) визначається за формулою: L Dmin Оскільки практично для еталона з робочим об'ємом 200 л довжина вертикального ходу дзвона складає 1000 мм, то мінімальний діаметр такого шківа за формулою повинен бути не менше 320 мм. Крім того виготовлення шківа з поверхнею Архімедової спіралі вимагає спеціального верстатного обладнання і нетехнологічного ручного доведення. У основу корисної моделі поставлена задача створити простий технологічний малогабаритний еталон об'єму газу шляхом спрощення і зменшення пристрою компенсації ваги дзвона еталона забезпечити необхідну точність передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій компенсації ваги дзвона робочого еталона об'єму газу виконаний у вигляді комбінованого шківа за формою циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і має однаковий з ним діаметр, шків обладнаний багатовит 53501 4 ковою гвинтовою канавкою для троса, частина якої розташована на циліндричній поверхні, а друга частина - на конічній поверхні шківа. Для забезпечення рівноваги дзвона під час його вертикального ходу радіус циліндричної поверхні шківа, кут нахилу конічної поверхні шківа і крок гвинтової канавки вираховуються в залежності від площі поперечного перерізу дзвона, густини рідини, у яку занурюється дзвін, і ваги противаги. У порівнянні з прототипом, у якому є два шківи, з'єднаних між собою валом, запропонований пристрій містить тільки один шків, тобто має більш просту конструкцію. Крім того цей шків є фігурою обертання за формою циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і має однаковий з ним діаметр. Такий шків може бути виготовлений з високою точністю на звичайному токарному верстаті, тобто у порівнянні з прототипом є більш технологічним. На відміну від шківа з поверхнею Архімедової спіралі запропонований шків обладнаний багатовитковою гвинтовою канавкою, тому при вертикальному ході дзвона намотування троса здійснюється не на один, а на декілька витків. Внаслідок чого пропонований шків значно менший за габаритним діаметром. Таким чином поставлена задача - створення еталона об'єму газу, конструкція якого була би більш простою, технологічною і мала менші габарити виконується повністю. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 зображений запропонований робочий еталон об'єму газу дзвонового типу, принципова схема. На Фіг.2 зображено пристрій компенсації ваги дзвона робочого еталона об'єму газу дзвонового типу. Робочий еталон складається із ємності з рідиною 1, у якій розміщений дзвін 2, котрий зрівноважений противагою 4, з'єднаною гнучким тросом 3 через шків 5 і пристрій компенсації ваги дзвона. На дзвоні закріплена контрольна лінійка 6 з прорізями на відстані мірної довжини, яка зв'язана з фотодатчиком 7. Еталон має ділянку трубопроводу 8 з клапаном 9 і регулятором витрат 10 для розміщення лічильника 11, що повіряється. На еталоні встановлені датчик переміщення дзвона 12, а також датчики температури і тиску (13 і 14, відповідно) під дзвоном (12), і 15 та 16, відповідно, на ділянці з лічильником (11), які зв'язані з контролером збору і обробки результатів вимірювання 17. Відмінністю конструкції еталона є те, що пристрій компенсації ваги дзвона виконаний у вигляді одного шківа 5, що має форму циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і має однаковий з ним діаметр; шків обладнаний багатовитковою гвинтовою канавкою для троса, причому частина її розташована на циліндричній поверхні, а частина на конічній поверхні шківа. Пристрій компенсації ваги дзвона запропонованого робочого еталона об'єму газу, наведений на Фіг.2, забезпечує компенсацію зміни ваги дзвона при його зануренні у рідину, тобто здійснює компенсацію зміни виштовхувальної сили, яка діє 5 на дзвін. Це відбувається внаслідок наявності на шківу багатовиткової гвинтової канавки для троса, частина якої розташована на циліндричній поверхні, а частина на конічній поверхні шківа, при чому радіус циліндричної поверхні шківа R, кут нахилу конічної поверхні шківа і крок гвинтової канавки h вираховуються з умови рівноваги дзвона в залежності від площі його поперечного перерізу, густини рідини і ваги противаги G (для зручності виготовлення гвинтова канавка на шківу виконана у лівому напрямку). Рівновага дзвона передбачає компенсацію зміни виштовхувальної сили і визначається формулою: R FB rG , де R - радіус циліндричної поверхні шківа; r - зміна радіуса конічної поверхні шківа за один оберт; FВ - зміна виштовхувальної сили при повороті шківа на один оберт; G - вага противаги. Доповнюючи формулу відомими геометричними і фізичними виразами r h rg , l 2 R, FB S l і підставляючи наведені вирази у формулу, отримують зручну для використання формулу визначення радіуса R за умови рівноваги дзвона l tg G 2 S де h - крок гвинтової канавки; - кут нахилу конічної поверхні шківа; l - вертикальне переміщення дзвона за один оберт шківа; S - площа поперечного перерізу дзвона; - густина рідини, у яку занурюється дзвін. Робочий еталон об'єму газу дзвонового типу працює таким чином. Під дзвін 2 закачується повітря вентилятором 19 при відкритому клапані 20 і закритому клапані 9. Після підйому дзвона 2 у верхнє положення клаR 53501 6 пан 20 закривається і відкривається клапан 9 на ділянці 8, внаслідок чого через лічильник 11 проходить повітря, яке витісняється з-під дзвона. Контрольний об'єм повітря визначається відстанню між прорізями на лінійці 6, проходження яких фіксується фотодатчиком 7, а переміщення дзвона контролюється датчиком 12. Температура і тиск повітря під дзвоном і на ділянці, де встановлений лічильник, вимірюється за допомогою датчиків температури 13, 15 і тиску 14, 16, що дозволяє порівняти об'єм, який проходить через лічильник з контрольним об'ємом дзвона. Електричні сигнали від всіх датчиків еталона надходять у контролер збору і обробки результатів вимірювання 17 і обробляються за допомогою ЕОМ 18. Відмінністю в роботі еталона є те, що гнучкий трос 3, який з'єднує дзвін 2 з противагою 4, намотаний на багатовиткову гвинтову канавку шківа 5, причому частина троса розташована на циліндричній поверхні, а частина на конічній поверхні шківа. В процесі вимірювання один кінець троса, що з'єднаний з дзвоном, змотується з циліндричної частини шківа, а другий кінець, що з'єднаний з противагою, намотується на конічну частину шківа і в той же час переміщується вздовж конуса в напрямку зменшення його діаметра. Завдяки рівномірному зменшенню діаметра намотування троса, постійній вазі противаги G, а також підібраним з умови рівноваги параметрам шківа, здійснюється компенсація ваги дзвона 2, тобто компенсація виштовхувальної сили, яка діє на дзвін при його зануренні у рідину. Запропонований робочий еталон об'єму газу дзвонового типу дозволяє зменшити витрати на виготовлення, завдяки значному спрощенню конструкції і підвищенню технологічності пристрою компенсації ваги дзвона, а також зменшення загальних габаритів еталона при забезпеченні необхідної точності передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 53501 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601