Пристрій для перекриття потоку побутового енергоносія

Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до автономних комплексів для санкціонованого відпуску споживачу вуглеводневого газу, гарячої або холодної води (далі - побутовий енергоносій) і призначений для використання в житлово-комунальному господарстві у складі вказаних комплексів в якості виконавчого органу, забезпечуючого перекриття по командних сигналах його стр уктурних елементів потоку побутового енеогоносія, проходячого через імпульсний лічильник. Відомий пристрій для перекриття потоку газу, який використовується в газових тарифних лічильниках. В цьому пристрої запірний орган спряжений із сідловою поверхнею, функцію якої виконують внутрішні торцеві поверхні функціонального модуля регулятору тиску. В ізольованій за допомогою еластичної мембрани порожнині цього модуля закріплена пружина. Остання взаємодіє через мембрану з коромислом, з'єднаним з запірним органом пристрою. Газовий тракт лічильника послідовно утворює проточні камери витра-тометра, пристрою для перекриття потоку газу і регулятора тиску [див. описання винаходу до ЕР №0431222, клас G01F15/14, 1991 рік]. Пристрій для перекриття потоку газу описаної конструкції не призначений для перекриття потоків інших видів побутових енергоносіїв - гарячої або холодної води. По своїх фізичних (густість) і технічних (тиск) параметрах останні суттєво відрізняються від вуглеводневого газу. В наслідок цього пристрої такої конструкції не володіють універсальними властивостями і не можуть бути використані для перекриття всіх видів побутови х енергоносіїв. Останні не задовольняють специфічним умовам житлово-комунальної сфери. Із числа відомих найбільш близьких як по технічній суттєвості, так і по досягаємому результату до заявленого пристрою для перекриття подачі побутового енергоносія являється конструкція пристрою для перекриття потоку газу, який подається до газового лічильника. Відомий пристрій містить кроковий мікродвигун, ви хідний вал якого кінематичне, за допомогою зубчатої пари, з'єднаний з віссю запірного органу. Вказана ось оснащена різьбовим участком і спряжена з упорною гайкою, яка встановлена в герметичній порожнині корпуса пристрою. Вздовж осі запірного органу в корпусі пристрою закріплений патрубок, який служить вхідним патрубком лічильника. Внутрішня торцева поверхня патрубка по своїй формі відповідає формі зовнішньої поверхні запірного органу і являється сідловою поверхнею. Сам запірний орган виконаний у вигляді опорного кільця, встановленого на осі з можливістю обертання відносно неї і спряженого з мембраною, яка опирається на п'яту осі. Опорне кільце з мембраною поміщені в жорстку металеву оболонку сферичної форми, яка також опирається через мембрану на п'яту осі. Таким чином, шарнірно встановлений на осі запірний орган має можливість при обертанні вала мікродвигуна прямолінійно переміщуватися в повздовжньому відносно потоку газу напрямку. В момент щільного контакту з сідловою поверхнею патрубка запірний орган перекриває проточини канал патрубка і подача газу припиняється [див. описання до патенту України на винахід "Пристрій для перекриття потоку газу для газового лічильника і газовий лічильник з таким пристроєм", №48975, клас G01F15/00, публікація 16.09.2002р.]. Відомий пристрій для перекриття потоку придатний виключно для перекриття потоку газу, густість якого 2,2кг/м 3 і надмірний тиск якого в розподільчій мережі незначний, порядку 0,05-0,1МПа (0,5-1,0атм.). Тоді як інші види побутових енергоносіїв, гаряча і холодна вода, мають густість в межах 2,5кг/дм 3, що на декілька порядків вище густості газу. До того ж тиск рідких енергоносіїв в розподільчих трубопроводах коливається в межах від 0,16 до 0,5МПа (1,6-5атм.). Тому при поздовжньому відносно потоку напрямку переміщення запірного органу для його щільного контакту з сідлом необхідно прикласти значне осьове зусилля. Останнє тягне за собою підвищення потужності електродвигуна, а отже, його габаритів. Таким чином, сфера застосовування відомого пристрою для перекриття потоку вузько специфічна, а його конструкція стосовно до інших видів побутови х енергоносіїв не являється універсальною. В основу створення корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції пристрою для перекриття потоку енергоносія шляхом зміни форми виконання його елементів, їх взаємного розміщення і взаємозв'язків, що дозволяє забезпечити універсальний характер застосування таких пристроїв відносно різних видів використовуємих в житлово-комунальній сфері побутови х енергоносіїв. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для перекриття потоку побутового енергоносія, який містить, подібно відомому, корпус і реверсивний привідний механізм, вихідний вал якого кінематично з'єднаний з шарнірне встановленою віссю запірного органу, оснащеною упорною гайкою хрестоподібної форми, відповідно корисній моделі, корпус пристрою виконаний у вигляді двох порожнистих циліндрів, осі яких взаємно перпендикулярні, бокові сторони одного із циліндрів, утворюючого проточний канал енергоносія, виконані у вигляді патрубків, а в порожнині іншого циліндра розміщений запірний орган, який виконаний у вигляді запірної гільзи, концентрично встановленої між суміжними нерухомими поверхнями, внутрішня із яких утворена поверхнею стакана, в повздовжніх пазах якого розміщена хрестоподібна упорна гайка і стінки між пазами якого шляхом відбортовки назовні нерухомо закріплені кришкою корпуса, причому в тілі запірної гільзи також виконані поздовжні пази, зміщені відносно пазів стакана в площині, перпендикулярній осі проточного каналу, а стінки запірної гільзи між її пазами шляхом відбортовки в середину щільно спряжені з упорною хрестоподібною гайкою. Подальший розвиток конструкції пристрою для перекриття потоку побутового енергоносія в напрямку рішення поставленої задачі забезпечується таким шляхом. На поверхні суміжній з зовнішньою поверхнею запірної гільзи, в площинах, перпендикулярних осі проточного каналу, встановлені направляючі, а в запірній гільзі виконані поздовжні пази для спряження з криволінійними направляючими поверхнями, причому одна із бокових сторін направляючих спряжена з зовнішньою поверхнею дна стакана. Окрім того, в пристрої зі сторони, протилежної відносно упорної гайки, торцева поверхня запірної гільзи спряжена з підпружиненим упором, розміщеним концентрично відносно нерухомої осі, установленої в гнізді корпуса. Як основний елемент активного управління споживанням енергоносія пристрій для перекриття потоку заявленої конструкції позбавлений основного недостатку відомих пристроїв подібного призначення. В ньому запірний орган переміщується в площині, перпендикулярній осі проточного каналу. Виникаючі при цьому зусилля і їх динаміка в процесі перекриття потоку в цьому випадку суттєво перерозподіляються, вони плавно і м'якше (в більш тривалий період часу) досягають свого максимуму. При цьому жорсткість заявленої конструкції в направлені руху перекриваємого потоку висока, з урахуванням чого максимальні величини виникаючих зусиль являються далеко не критичними. На реалізацію цього принципу і направлені всі розпізнавальні конструктивні елементи пристрою. Хрестоподібна форма корпусу пристрою, концентрично розташування в одному із його циліндрів проміжної і запірної гільз, як і стакана, продиктовані як вибраним направленням руху запірного органу, так і формуванням для останнього нерухомих сідлових поверхонь, між якими розміщена рухома запірна гільза. При цьому рухомість запірної гільзи забезпечується її взаємозв'язком з хрестоподібною гайкою осі, кінематично з'єднаною з вихідним валом реверсивного механізму. Цей взаємозв'язок забезпечується виконанням в запірній гільзі повздовжніх пазів і відбортовкою стінок між пазами в середину до спряження з торцевими поверхнями хрестоподібної упорної гайки. В свою чергу нерухомість стакана забезпечена подібним чином, але відбортовкою стінок між його пазами зовні і їх жорстким защемленням між корпусом і його кришкою. Послідуюче удосконалення конструкції пристрою підпорядковані подальшому розвитку її універсальних властивостей. Потік рідких енергоносіїв більш ефективно перекривається при наявності направляючих, а також введення в конструкцію пристрою опорного підпружиненого кільця і нерухомій осі. В такому виконанні за рахунок контакту з направляючими поверхнями жорсткість запірної гільзи суттєво збільшується, що запобігає її деформації і зводить до мінімуму можливість виключення зазорів між її поверхнями і поверхнями нерухомих сідел. А за рахунок контакта з підпружиненим опорним кільцем забезпечується, поряд з іншими, зниження зусилля, необхідного в першопочатковий момент для подолання сил тертя між суміжними з запірною гільзою поверхнями. Суттєвість корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: - Фіг.1: загальний вигляд в розрізі пристрою для перекриття потоку енергоносія (варіант виконання з реверсивним мікродвигуном); - Фіг.2: розріз по А-А на Фіг.1; - Фіг.3: розріз по Б-Б па Фіг.1; - Фіг.4: фрагмент загального вигляду пристрою для перекриття потоку енергоносія (варіант виконання з пружинним двигуном); - Фіг.5: розріз по В-В на Фіг.4. Пристрій для перекриття подачі побутового енергоносія містить корпус 1 (Фіг.1), який виконаний в формі хреста - два порожнистих циліндри, осі яких взаємно перпендикулярні. В якості корпуса 1 переважно використати литу заготовку такого елемента трубопроводної арматури як хрестовина. Внутрішня порожнина одного із циліндрів корпуса 1 утворює проточний канал 2 для подачі енергоносія, внаслідок чого бокові сторони цього циліндра виконані у формі патрубків 3 і 4, відповідно вхідного 3 і вихідного 4. В порожнині іншого циліндра корпусу 1, який виконаний глухим, розміщений запірний орган пристрою. Останній своєю віссю 5 кінематично з'єднаний з вихідним валом реверсивного приводного механізму 6. В якості такого приводного механізму можуть бути застосовані як механічний привід у вигляді пружинного двигуна так і електропривод у вигляді мікродвигуна. У викладеній тут конструкції використаний мікродвигун (6) з редуктором, а конструктивні особливості, пов'язані з застосуванням пружинного двигуна, приведені нижче відокремлено. Сам запірний орган являє собою конструкцію, яка включає, наприклад, щільно посаджену в порожнині корпуса 1 гільзу 7 з отвором по діаметру проточного каналу 2, запірну гільзу 8, яка концентрично встановлена у гільзі 7 з необхідним для її поздовжнього переміщення зазором, стакан 9, концентрично розміщений в порожнині запірної гільзи 8 з мінімальним зазором, який допускає поздовжнє переміщення останньої. В гнізді днища стакана 9 шарнірне встановлена ось 5 запірного органу. Крім того, в стакані 9 виконані на довжину ходу запірного органу поздовжні пази 10 (Фіг.1 і 2), розміщені хрестоподібно у взаємно перпендикулярних площинах відносно осі канала 2. В поздовжніх пазах 10 розміщені кінці хрестоподібної гайки 11, спряженої різьбою з віссю 5. Причому язики стакана (тіло між пазами) відбортовані на торцеву поверхню гільзи 7 (тобто назовні) і нерухомо закріплені кришкою 12 корпусу 1 , в якій шарнірно встановлений інший кінець осі 5 запірного органу. В свою чергу в запірній гільзі 8 (Фіг.1 і 2) виконані поздовжні пази 13. Останні розміщені в площині, перпендикулярній осі запірної гільзи 8. Таким чином, кінці хрестоподібної гайки 11 спряжені з внутрішніми поверхнями язиків запірної гільзи 8 і після відбортовки останніх в середину до повного спряження з торцевими поверхнями цих кінців створені умови для передачі необхідного зусилля з гайки 11 на запірну гільзу 8 (Фіг.1). З протилежної від пазів 13 сторони в запірній гільзі 8 жорстко закріплене фігурне розпірне кільце 14, внаслідок чого між дном стакана 9 і цим кільцем в запірній гільзі сформована порожнина. В межах довжини цієї порожнини на внутрішній поверхні гільзи 7 жорстко закріплені направляючі 15 з циліндричними робочими поверхнями (Фіг.1 і 3). При цьому прямолінійні поверхні цих направляючих лежать в площинах, розміщених паралельно осі проточного каналу 2. Крім цього, в запірній гільзі 8 виконані поздовжні пази 16 (Фіг.3), орієнтовані відносно проточного каналу 2 таким же чином, як і направляючі 15. Тим самим по довжині кола проточного каналу запірна гільза 8 спряжена в початковому положенні з внутрішньою поверхнею гільзи 7 і з робочими поверхнями направляючих 15, виконуючих сук упно функції сідлових поверхонь. Найкраще, щоб в початковому положенні дно стакана 9 (Фіг.1) конструктивно було спряжене з верхніми боковими поверхнями направляючих 15. Крім цього, розпірне кільце 14 своєю зовнішньою поверхнею спряжене з рухомим в порожнині гільзі 7, дякуючи пружині стиснення 17, опорним кільцем 18. Концентрично осі гільзи 7 в ній встановлена нерухома вісь 19, яка проходить через отвір в опорному 18 і розпірному 14 кільцях. Своїм вихідним патрубком 4 пристрій для перекриття потоку енергоносія співвісно та роз'ємно з'єднаний з вхідним патрубком імпульсного лічильника. А вхідний патрубок 3 пристрою встановлений в корпусі комплексу і з'єднаний з трубопроводом подачі енергоносія. Мікродвигун 6 пристрою електрично з'єднаний з виходом обчислювача комплексу для санкціонованого відпуску побутового енергоносія. В процесі збирання пристрою порожнини під опорним кільцем 18, над і під хрестоподібною гайкою 11 заповнюють мастилом необхідної консистенції. Ущільнювання робочих поверхонь запірної гільзи 8 в такому випадку забезпечується перепадом тиску мастила над хрестоподібною гайкою 11, яке створюється в порожнинах при переміщенні запірної гільзи 8. Процес активного управління споживанням побутового енергоносія пристроєм для перекриття його потоку у взаємодії з іншими елементами комплексу для санкціонованого відпуску побутового енергоносія здійснюється слідуючим чином. В початковому положенні проточний канал 2 пристрою перекритий запірною гільзою 8. Згідно з програмою роботи обчислювача комплексу на електронний реверсивний перемикач мікродвигуна 6 обчислювачем подасться сигнал, згідно якого мікродвигун запускається в роботу з напрямком обертання вала проти часової стрілки. В цьому випадку за рахунок обертання в тому ж напрямку осі 5 (Фіг.1) хрестоподібна гайка 11 разом з запірною гільзою 8 поступально переміщуються вгору (по Фіг.1). В тому ж напрямку діє і сила пружності пружини стиснення 17, яка передається запірній гільзі 8 через кільця 14 і 18. Цим досягається відносне зниження крутячого моменту на валу мікродвигуна 6, необхідного для початкового переміщення запірної гільзи в момент пуску. При цьому повного розкриття пружини 17 не відбувається, оскільки подальшому переміщенню опорного кільця 18 перешкоджають нижні бокові сторони направляючих 15. Після відпрацювання мікродвигуном 6 розрахункової кількості обертів вихідного вала, яке відповідає необхідній величині ходу запірної гільзи 8, мікродвигун 6 виключається обчислювачем від джерела живлення, а проточний канал 2 пристрою в результаті цього повністю відкритий для потоку енергоносія. Після витрати споживачем санкціонованого чіп-картою об’єму споживання енергоносія обчислювачем комплексу на реверсивний перемикач мікродвигуна 6 подається сигнал, по якому мікродвигун запускається в роботу з протилежним напрямком обертання його валу. В цьому випадку процес перекриття потоку енергоносія здійснюється в протилежному викладеному вище порядку. Після відпрацювання мікродвигуном 6 заданого числа обертів запірна гільза 8 займає крайнє нижнє положення, перекриваючи проточний канал 2 пристрою. Рівнозначним варіантом конструктивного виконання пристрою для перекриття потоку енергоносія з'являється застосування в ньому в якості реверсивного приводного механізму 6 (Фіг.1) пружинного двигуна 20 (Фіг.4). В цьому випадку ось 21 годинникової пружини 22 з'єднана з віссю 5 запірного органа пристрою і оснащена ручкою 23 заведення пружини. На осі 21 встановлені два храповики: 24 - обертання осі на заведення пружини 22, а також 25 - обертання осі на відкриття (закриття) проточного каналу 2 (Фіг.1). Кожен із цих храповиків знаходиться в зачепленні з зубцями важільних фіксаторів, відповідно 26 і 27 (Фіг.5). Одне із плечей кожного із цих фіксаторів встановлене між постійним магнітом 28 і електромагнітом 29, який електрично з'єднаний з виходом обчислювача комплексу. Окрім цього, ось 21 додатково оснащена постійним мікромагнітом 30 лічильника числа обертів, взаємодіючим з датчиком 31 числа обертів осі 21 (Фіг.4). При цьому за рахунок фіксатора 32, ручка 23 працює на заведення пружини 22, з вільним розкружуванням пружини при спрацюванні фіксатора 27. При такому виконанні пристрою для перекриття потоку енергоносія на відміну від раніше викладеного в роботі комплексу декілька інакше здійснюється процес виконання командних сигналів обчислювача комплексу на відкривання (перекриття) проточного каналу 2 (Фіг.). Після установки чіп-карти в цьому випадку управляючий сигнал обчислювача поступає на обидва електромагніти 29 важільних фіксаторів 26 і 27 (Фіг.5). За рахунок взаємодії магнітних полів магнітів 28 і 29 обидва важільні фіксатори 26 і 27 виводяться із зачеплення з зубцями храповиків 24 і 25, знімаючи тим самим блокування їх обертання. Потім споживач вручн у обертає ручку 23, в результаті чого одночасно відбувається як заведення пружини 22 так і обертання осі 5 запірного органу пристрою в напрямку, відповідному відкриттю проточного каналу 2. Після повороту осі 21 на задане число обертів по сигналу датчика 31 важільні фіксатори знову вводяться в зачеплення з зубцями храповиків. З відкриттям проточного каналу 2 облік кількості і вартості спожитого енергоносія здійснюється комплексом в раніше викладеному порядку. При повному використанні закладеного в чіп-карту ліміту використання енергоносія, управляючий сигнал обчислювача знову поступає на електромагніти 29 і важільні фіксатори 26 і 27 виводяться із зачеплення. В цьому випадку пружина 22, розкручуючись, обертає в протилежному напрямку осі 21 і кінематично сполучену з нею ось 5 запірного органу пристрою, що приводить до перекриття проточного каналу 2. Обертання осей 21 і 5 закінчується по сигналу датчика 31 числа обертів шляхом блокування важільними фіксаторами обертання храповиків 24 і 25.