Еталон об’єму газу дзвонового типу

Реферат: (72) Винахідник(и): Вощинський Віктор Станіславович (UA), Вощинський Віталій Вікторович (UA), Бієнко Олексій Вікторович (UA), Рудзінський Роман Юліанович (UA), Петришин Ігор Степанович (UA), Джочко Петро Ярославович (UA), Середюк Денис Орестович (UA), Пелікан Юрій Тарасович (UA) (73) Власник(и): Вощинський Віктор Станіславович, вул. Б. Хмельницького, 51-в, кв. 3, м. ІваноФранківськ, 76008 (UA), Вощинський Віталій Вікторович, вул. Пулюя, 7, кв. 67, м. Івано-Франківськ, 76019 (UA), Бієнко Олексій Вікторович, вул. Вовчинецька, 206, кв. 140, м. ІваноФранківськ, 76009 (UA), Рудзінський Роман Юліанович, вул. Чиста, 26, кв. 2, м. Івано-Франківськ, 76019 (UA), Петришин Ігор Степанович, вул. Курінного Чорноти, 2, корп. 1, кв. 21, м. Івано-Франківськ, 76018 (UA), Джочко Петро Ярославович, вул. Промислова, 12-а, кв. 1, м. ІваноФранківськ, 76019 (UA), Середюк Денис Орестович, вул. Симоненка, 14, кв. 22, м. ІваноФранківськ, 76018 (UA), Пелікан Юрій Тарасович, вул. Курінного Черноти, 2, корп. 4, кв. 24, м. Івано-Франківськ, 76018 (UA) (74) Представник: Середюк Богдан Iванович, реєстр. №60 (56) Перелік документів, взятих до уваги експертизою: UA 58161 U, 11.04.2011 RU 2175116 C2, 20.10.2001 UA 53501 U, 11.10.2010 UA 59281 A, 15.08.2003 RU 2039943 C1, 28.02.1992 GB 688072 A, 25.02.1953 US 3933027 A, 20.01.1976 UA 113136 C2 (12) UA 113136 C2 Винахід належить до галузі метрології, а саме до зразкових засобів перевіряння та калібрування витратомірів та лічильників газу, зокрема точної передачі мірного об'єму лічильника газу із заданою витратою. Заявлений еталон об'єму газу дзвонового типу має ємність з рідиною, у якій розміщений дзвін для переміщення по вертикальних направляючих елементах, закріплених на стійках каркаса, і котрий зрівноважений противагою, з'єднаною зі дзвоном гнучким тросом через вхідний і компенсуючий шківи, які встановлені на верхній рамі каркаса, контрольну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини, перевірну ділянку трубопроводу під лічильник газу і регулятор витрати, датчик переміщення дзвона та датчики температури і тиску під дзвоном і на перевірній ділянці та контролер збирання і оброблення результатів вимірювання, розташований під дзвоном. Вал датчика переміщення дзвона встановлений на одній осі з валом вхідного шківа, через який тросом передається переміщення дзвона і, відповідно, інформація по переміщенню дзвона безпосередньо на датчик переміщення. Дзвін на бокових стінках містить кронштейни. Кожен направляючий елемент містить лінійний вал з лінійними підшипниками. Лінійні підшипники направляючих елементів з'єднані з відповідним кронштейном дзвона через пружні елементи, які виконані як компенсатори тангенціальних зусиль між кронштейнами дзвона і лінійними валами напрямних. Контрольна лінійка закріплена на кронштейні. Компенсуючий шків має форму циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і зрізаного конуса. Винахід дозволяє зменшити витрати на виготовлення, завдяки значному спрощенню конструкції і підвищенню технологічності пристрою компенсації ваги дзвона, а також зменшенням загальних габаритів еталона при забезпеченні необхідної точної передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою. UA 113136 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі метрології, а саме до зразкових засобів перевіряння та калібрування витратомірів та лічильників газу, зокрема точної передачі мірного об'єму лічильнику газу із заданою витратою. Відомий пристрій, що складається із дзвона, зануреного в посудину з рідиною, який зв'язаний гнучким зв'язком через два блоки з противагою, та механізму компенсації зміни тиску під дзвоном. Механізм компенсації зміни тиску складається з компенсаційного ланцюга з додатковими вагами, причому компенсаційний ланцюг вільно одягнутий на встановлену на вісь другого блока змінну зубчату зірочку [А. с. СРСР № 1592733, Бюл. № 34, 1990 p.] Проте наявність ланцюга у даному пристрої для компенсації виштовхувальної сили не забезпечує високу точність переміщення дзвона і, відповідно, вимірювання через дискретність маси при підборі ланцюгів та зірочок. Відоме об'ємно-динамічне устаткування, яке складається з розміщеного в рідині дзвона, контактної лінійки, компенсаційного ланцюга з противагою, пристрою термокомпенсації і компенсації зміни тиску під дзвоном, причому пристрій компенсації зміни тиску виконано у вигляді додаткових ваг, локально розташованих на компенсаційному ланцюгу. Вага додаткових ваг вибрана відповідно до умови підтримання постійним співвідношенням G/F при непостійній F, де G - вага дзвона, F - площина локального перерізу дзвона, а відстань між вагами вибрана відповідно між локальними відхиленнями площини поперечного перерізу дзвона [А. с. СРСР № 922.521, Бюл. № 15, 1982 г.]. Проте через локальне розміщення противаг на компенсаційному ланцюгу у даному устаткуванні недостатньо врахована дія виштовхувальної сили на дзвін, що приводить до зміни рівня рідини і, відповідно, створюється додаткова похибка при відтворенні контрольного об'єму та витрати. Відомий також робочий еталон об'єму газу дзвонового типу для точної передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою, який має дзвін, поміщений в рідину і зрівноважений противагою, з'єднаною гнучким тросом через два шківи, контактну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини, стабілізуюче кільце з отворами, пристрій компенсації ваги дзвона, ділянку трубопроводу для лічильника під дзвоном і в лічильнику, контролер збирання та оброблення результатів вимірювання. 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, С01Р 25/00, Бюл. № 5, 2002 p.]. Але 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 калібруванні еталона геометричним методом. Найбільш близьким до винаходу, 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, G01F 25/00, Бюл. № 7 2003 p.]. Однак для цього еталона об'єму газу характерні недостатня точність відтворення контрольного об'єму і витрати в наслідок нерівномірності руху дзвона, створеного тертям та защемленням роликів до напрямних, а також розміщення датчика переміщення дзвона на додатковому тросі, який не точно відтворює дійсне переміщення дзвона. Крім того цей еталон має великі габарити, що обумовлює відповідні витрати на його виготовлення. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити простий технологічний малогабаритний еталон об'єму газу шляхом спрощення конструкції і підвищення технологічності пристрою компенсації ваги дзвона, а також зменшенням загальних габаритів еталона і конструктивним вирішенням передачі інформації з переміщення дзвона безпосередньо на датчик переміщення забезпечити необхідну точність передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою і зменшенням витрат на виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що в еталоні об'єму газу дзвонового типу, який має ємність з рідиною, у якій розміщений дзвін, який переміщається по вертикальних направляючих елементах, закріплених на стійках каркаса, і котрий зрівноважений противагою, з'єднаною 1 UA 113136 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гнучким тросом через вхідний і компенсуючий шківи встановлені на верхній рамі каркаса, а компенсуючий шків має форму циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і зрізаного конуса, контрольну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини, перевірну ділянку трубопроводу під лічильник газу і регулятор витрати, датчик переміщення дзвона та датчики температури і тиску під дзвоном і на перевірній ділянці та контролер збирання і оброблення результатів вимірювання, згідно з винаходом, вал датчика переміщення дзвона встановлений на одній осі з валом вхідного шківа, через який тросом передається переміщення дзвона і, відповідно, інформація по переміщенню дзвона безпосередньо на датчик переміщення, і лінійні підшипники направляючих елементів з'єднані з кронштейнами дзвона через пружні елементи, які виконані як компенсатори тангенціальних зусиль між кронштейнами дзвона і лінійними валами напрямних. Відмінністю в роботі еталона є те, що пружні елементи виконують ролькомпенсаторів тангенціальних зусиль між кронштейнами дзвона і лінійними валами направляючих, які присутні в результаті неточностей встановлення лінійного вала. В результаті забезпечується рівномірний рух дзвона при пропусканні контрольного об'єму і стабільний тиск під дзвоном, що в свою чергу забезпечує точне відтворення контрольного об'єму. До відмінності також належить те, що вал датчика переміщення дзвона встановлений на одній осі з валом вхідного шківа, через який тросом передається переміщення дзвона, тобто інформація по переміщенню дзвона передається безпосередньо на датчик переміщення, чим і забезпечується висока точність відтворення контрольного об'єму та витрати в процесі повірки лічильників газу з похибкою 0,08 %. Таким чином створено нове технічне рішення - еталон об'єму газу, конструкція якого забезпечує відтворювання контрольного об'єму газу і його витрату з високою точністю, яке є достатнім для виконання поставленої задачі винаходу. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено запропонований еталон об'єму газу дзвонового типу, принципова схема. На фіг. 2 - вертикальні направляючі елементи у вигляді лінійного вала і на Фіг. 3 - те ж, вигляд В, конструктивне вирішення вузла переміщення вала в підшипниках. Еталон складається із ємності з рідиною 1, у якій розміщений дзвін 2, котрий зрівноважений противагою 3, з'єднаною гнучким тросом 4 через вхідний шків 5 і компенсуючий шків 6, які розміщені на верхній рамі каркаса 7, крім того дзвін 2 переміщається по вертикальних направляючих елементах у вигляді лінійного вала 8 з підшипниками 9, закріплених на стійках каркаса 7. На дзвоні 2 закріплена на кронштейні 10 контрольна лінійка 11 з прорізями на відстані мірної довжини, яка зв'язана з фотодатчиком 12. Еталон має ділянку трубопроводу 13 з клапаном 14 і регуляторами витрат 15, 16 для розміщення лічильника 17, що повіряється. На еталоні встановлені датчик переміщення дзвона 18, а також датчики температури і тиску під дзвоном 19, 20 і на ділянці з лічильником 20, 21, які зв'язані інтерфейсним каналом з контролером збирання і оброблення результатів вимірювання 22 та комп'ютера 23. Переміщення дзвона 2 в верхнє положення здійснюється повітродувкою 24 при відкритому клапані 25. Вертикальні направляючі елементи (Фіг. 2 і 3) у вигляді лінійного вала 8 з лінійними підшипниками 9 з'єднані з кронштейнами 10 дзвона через пружні елементи 26, при цьому вал датчика 18 переміщення дзвона 2 встановлений на одній осі з валом вхідного шківа 5, а лінійні підшипники направляючих елементів (8 і 9) з'єднані з кронштейнами 10 дзвона 2 через пружні елементи 26. Еталон об'єму газу дзвонового типу працює так. Під дзвін 2 закачують повітря повітродувкою 24 при відкритому клапані 25 і закритому клапані 14. Після підйому дзвона 2 у верхнє положення клапан 25 закривається і відкривається клапан 14 на ділянці 13, внаслідок чого через лічильник 17 проходить повітря, яке витісняється з-під дзвона. Контрольний об'єм повітря визначають відстанню між прорізями на лінійці 11, проходження яких фіксують фотодатчиком 12, а переміщення дзвона контролюють датчиком 18. Температуру і тиск повітря під дзвоном і на ділянці, де встановлений лічильник, вимірюють за допомогою датчиків температури 19, 21 і тиску 20, що дозволяє порівняти об'єм, який проходить через лічильник з контрольним об'ємом дзвона. Електричні сигнали від всіх датчиків еталона надходять у контролер збирання і оброблення результатів вимірювання 22, які обробляють за допомогою комп'ютера 23. Завдяки тому, що пружні елементи виконують роль компенсаторів тангенціальних зусиль між кронштейнами дзвона і лінійними валами напрямних, які присутні в результаті неточностей встановлення лінійного вала, забезпечується рівномірний рух дзвона при пропусканні 2 UA 113136 C2 5 10 15 20 25 30 контрольного об'єму і стабільний тиск під дзвоном, що, в свою чергу, забезпечує точне відтворення контрольного об'єму. Завдяки тому, що вал датчика переміщення дзвона встановлений на одній осі з валом вхідного шківа, через який тросом передається переміщення дзвона, тобто інформація по переміщенню дзвона передається безпосередньо на датчик переміщення, власне, і забезпечується висока точність відтворення контрольного об'єму. Запропонований еталон об'єму газу дзвонового типу дозволяє спростити конструкцію і підвищити технологічність пристрою компенсації ваги дзвона, а також зменшити загальні габарити еталона і конструктивним вирішенням передачі інформації по переміщенню дзвона безпосередньо на датчик переміщення забезпечити необхідну точність передачі мірного об'єму лічильникам газу із заданою витратою, зменшити витрати на виготовлення, і підвищити точність відтворення контрольного об'єму та витрати в процесі повірки лічильників газу з похибкою 0,08 %. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Еталон об'єму газу дзвонового типу, що має ємність з рідиною, у якій розміщений дзвін для переміщення по вертикальних направляючих елементах, закріплених на стійках каркаса, і котрий зрівноважений противагою, з'єднаною зі дзвоном гнучким тросом через вхідний і компенсуючий шківи, які встановлені на верхній рамі каркаса, контрольну лінійку з прорізями на відстані мірної довжини, перевірну ділянку трубопроводу під лічильник газу і регулятор витрати, датчик переміщення дзвона та датчики температури і тиску під дзвоном і на перевірній ділянці та контролер збирання і оброблення результатів вимірювання, розташований під дзвоном, який відрізняється тим, що вал датчика переміщення дзвона встановлений на одній осі з валом вхідного шківа, через який тросом передається переміщення дзвона і, відповідно, інформація по переміщенню дзвона безпосередньо на датчик переміщення, при цьому дзвін на бокових стінках містить кронштейни, а кожен направляючий елемент містить лінійний вал з лінійними підшипниками, при цьому лінійні підшипники направляючих елементів з'єднані з відповідним кронштейном дзвона через пружні елементи, які виконані як компенсатори тангенціальних зусиль між кронштейнами дзвона і лінійними валами напрямних, при цьому контрольна лінійка закріплена на кронштейні, а компенсуючий шків має форму циліндра і зрізаного конуса, основа якого прилягає до торця циліндра і зрізаного конуса. 3 UA 113136 C2 4 UA 113136 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5