ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Разработка конструкции вихревого счётчика-расходомера горячего водоснабжения для повышения точности расхода теплоносителя

Рекомендуемая область пременения

Учёт теплопотребления зданий и сооружений, как на вводе в здание (ИТП), так и непосредственно у потребителя в квартире на абонентских вводах. Применение на предприятиях строительной, химической и др. промышленности

Назначение, цели и задачи проекта

Повышение эффективности работы счётчика-расходомера горячего водоснабжения за счёт повышения точности измерений посредством расширения функциональных возможностей измерения двухкомпонентной среды теплоносителя

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Вихревые расходомеры характеризуются явно выраженной зависимостью выходного параметра не только от расхода, но и от вязкости измеряемой среды.

Известен вихревой счётчик-расходомер (см. патент ФРГ №2028738, G01f1/00, 1972г.), содержащий корпус, струезакручивающий аппарат, приёмник-преобразователь и дополнительный струезакручивающий аппарат с одинаковым направлением закрутки потока со струезакручивающим аппаратом.

Недостатком является влияние вязкости измеряемой жидкости на показания прибора  и высокие необратимые потери напора.

Известен вихревой счётчик-расходомер (см. а.с. №437911 СССР МКл G01f1/00, 1975г., Бюл. №28), содержащий корпус, струезавихрительный аппарат, приёмник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

CЧЁТЧИК-РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к области измерения расходов жидкости или газов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения при различных расходах жидкости с изменяющейся вязкостью и  плотностью за счёт устранения процесса вращения жидкости в периферийной области расширяющейся части корпуса счётчика-расходомера в месте нахождения приёмника-преобразователя.

Технический результат по обеспечению повышения точности измерения потока жидкости с изменяющейся вязкостью и плотностью достигается тем, что в вихревом счётчике-расходомере, содержащем корпус, струезавихрительный аппарат, приёмник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока в корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником, а на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приёмником- преобразователем и струевыпрямителем выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки  струезавихрительного аппарата, при этом профиль криволинейных канавок выполнен в виде «ласточкиного хвоста».

 На фиг.1 изображена схема счётчика-расходомера, на фиг.2 –внутренняя поверхность расширяющейся части корпуса счётчика-расходомера, на фиг. 3-профиль криволинейной канавки в виде «ласточкиного хвоста».

 Счётчик-расходомер содержит корпус 1, струезавихрительный аппарат 2, формирующий патрубок 3, дополнительный струезавихритель 4, приёмник-преобразователь 5 и струевыпрямитель 6.В корпусе 1 перед струезавихрительным аппаратом 2 по ходу поступления жидкости выполнена круговая канавка 7, соединённая с грязесборником 8, за которой установлена сетка 9, выполненная из биметалла, на внутренней поверхности расширяющейся части 10 корпуса 1 между приёмником-преобразователем 5 и струевыпрямителем 6 выполнены криволинейные канавки 11, продольно расположенные от входного 12 к выходному 13 сечениям расширяющейся части 10, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата 2, при этом профиль криволинейных канавок 11 имеет вид «ласточкиного хвоста».

Как показывает практика эксплуатации, особенно в системах теплоснабжения, в трубопроводах, присоединённых к вихревым счётчикам-расходомерам, наблюдается интенсивный процесс  образования накипеобразования, ржавчины и окалины, что  приводит к изменению вязкости и плотности в измеряемом потоке жидкости.

Для снижения  количества массы ржавчины и окалины, поступающей  в струезавихрительный аппарат, перед ним в корпусе 1 устанавливается сетка 9, выполненная из биметалла. Измеряемый поток с твёрдыми частицами загрязнений, поступающий в корпус 1, контактирует с сеткой 9, в результате чего очищается от крупных частиц ржавчины и окалины, которые частично осаждаются в круговую канавку 7, а частично забивают ячейки сетки 9.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении жидкости в корпус 1 находящиеся в ней загрязнения в виде ржавчины и окалины отделяются от потока жидкости на сетке 9 и осаждаются в круговой канавке 7, из которой через грязесборник 8 удаляются вручную или автоматически (на фиг. не показано), а также частично забивают ячейки сетки 9.

В связи с тем, что между температурой жидкости, поступающей к измерительному устройству и температурой от материала, контактирующего с окружающей средой, возникает перепад температур, который приводит к термовибрации сетки 9 (например,. Дмитриев А.П. «Биметаллы» г. Пермь, 1991г.), в результате осуществляется как-бы стряхивание забившихся частиц ржавчины и окалины с сетки 9 в круговую канавку 7 с последующим накоплением в грязесборнике 8, из-за которого они удаляются вручную или автоматически ( на фиг. не показано).

В результате поддерживается постоянство пропускной способности биметаллической сетки 9. Измеряемый поток с мельчайшими частицами ржавчины и окалины, прошедшими через ячейки биметаллической сетки 9 поступает в струезавихрительный аппарат 2, где закручивается по часовой стрелке. Формирование наружной вращающейся струи происходит в сужении корпуса 1. Струезавихритель 4 закручивает поток против часовой стрелки и формирование второй вращающейся струи происходит в патрубке 3. Эффективная площадь струезавихрителя 4 меньше, чем струезавихрителя 2, поэтому при слиянии внешней и внутренней вращающихся струй суммарная скорость и направление вращения отделяются внешней струёй с большой мощностью, т.е. внутренняя струя тормозит вращение внешней.

Известно, что вязкость измеряемой среды уменьшает скорость вращения как внешней, так и внутренней струй, но т.к. уменьшение скорости вращения внутренней струи вызывает недостаточное уменьшение торможения результирующего вращающего потока из-за  наличия в нём мельчайших частиц ржавчины и окалины, являющихся центрами микрозавихрения, то его скорость не остаётся неизменной.

Кроме того, наличие мельчайших частиц ржавчины и окалины интенсифицирует процесс накипеобразования при горячем водоснабжении, что,как известно, подтверждает практика эксплуатации. В результате наблюдается не только изменение плотности, но и вязкости жидкости. Это приводит к увеличению погрешности измерений приёмника-преобразователя 5. Для поддержания скорости измеряемого потока неизменной при изменяющейся вязкости осуществляется дополнительное закручивание против часовой стрелки (противоположно направлению к струезавихрительному аппарату 2) периферийных слоёв движущегося потока за счёт перемещения его по продольно расположенным на внутренней поверхности  расширяющейся части 10 корпуса 1 от входного сечения 12 к выходному сечению 13 криволинейных канавок 11 с профилем в виде «ласточкиного хвоста». Выполнение криволинейных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» в процессе закручивания обеспечивает поступление под действием центробежных сил мельчайших частиц ржавчины и окалины в полости с профилем в виде «ласточкиного хвоста», из которых они практически не поступают в измеряемый поток. Это приводит к дополнительному очищению измеряемого потока. В результате устраняется процесс образования микро завихрений, т.е. наблюдается  уменьшение торможения результирующего вращающегося потока и скорость его в зоне приёмника-преобразователя 5 остаётся неизменной, следовательно независящей от влияния процесса накипеобразования и наличия мельчайших частиц ржавчины и окалины, находящихся в измеряемом потоке.

Результирующая вращающаяся струя в зоне размещения приёмника-преобразователя 5 совершает сателлоидные вращения вокруг оси прибира, создавая в приёмнике-преобразрвателе периодический электрический сигнал пропорционально расходу.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение перед струезавихрительным аппаратом круговой канавки с грязесборником и расположенной за ней сеткой из биметалла повышает надёжность работы при длительной эксплуатации путём устранения интенсивного засорения ржавчиной и окалиной струезавихрительного аппарата, а выполнение на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приёмником-преобразователем и струевыпрямителем криволинейных канавок, продольно расположенных от входного к выходному сечению расширяющейся части и имеющих профиль в виде «ласточкиного хвоста», поддерживает постоянство скорости измеряемого потока вне зависимости от изменяющейся вязкости из-за процесса накипеобразования и наличия в ней мельчайших частиц окалины и ржавчины, что в конечном итоге повышает надёжность и точность измерений. Кроме того, выполнение криволинейных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» обеспечивает дополнительную очистку измеряемого потока от загрязнений, увеличивая тем самым надёжность и точность измерений при длительной эксплуатации.

                                                         Счётчик-расходомер

Изобретение относится к области измерения расходов жидкости или газов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения при различных расходах жидкости с изменяющейся вязкостью и  плотностью за счёт устранения процесса вращения жидкости в периферийной области расширяющейся части корпуса счётчика-расходомера в месте нахождения приёмника-преобразователя.

Технический результат по обеспечению повышения точности измерения потока жидкости с изменяющейся вязкостью и плотностью достигается тем, что в вихревом счётчике-расходомере, содержащем корпус, струезавихрительный аппарат, приёмник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока в корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником, а на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приёмником- преобразователем и струевыпрямителем выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки  струезавихрительного аппарата, при этом профиль криволинейных канавок выполнен в виде «ласточкиного хвоста». Ф.и. 1п., 3 ил.

Формула изобретения

Вихревой счётчик-расходомер, содержащий корпус, струезавихрительный аппарат, приёмник-преобразователь, струевыпрямитель и компенсирующий элемент в виде установленного в центральной части струезавихрительного аппарата дополнительного струезавихрителя с противоположным направлением закрутки потока, отличающийся тем, что в корпусе перед струезавихрительным аппаратом выполнена круговая канавка, за которой установлена сетка из биметалла с грязесборником, а на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса, между приёмником-преобразователем и струевыпрямителем, выполнены криволинейные канавки, кривизна которых имеет противоположное направление закрутки струезавихрительного аппарата, при этом профиль криволинейных канавок выполнен в виде «ласточкиного хвоста».

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Экономичное использование тепловой энергии в системах теплоснабжения при производстве строительных материалов связано с необходимостью массового применения контрольно-измерительных устройств, например, расходомерных счётчиков теплоносителя и его температуры. Основным недостатком подобных устройств является возрастание погрешности показаний при длительной эксплуатации. Так, например, гарантированная заводом изготовителем для счётчика №437 ИК пятилетняя надёжность получения действительных результатов измерений не обеспечивается уже через 1,5-2,0 года. Это происходит из-за образующихся со временем на контактирующей с теплоносителем поверхности устройства загрязнений в виде накипи, ржавчины и окалины, которые приводят к сужению проходного сечения счётчика-расходомера и, соответственно, существенному отклонению результатов измерений от действительных значений.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Энергосбережение. Внедрение данной технологии  позволяет комплексно решать вопросы энергосбережения при получении тепловой энергии.

Безлюдная технология. 100% автоматизация.

Новые потребительские свойства продукции

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение перед струезавихрительным аппаратом круговой канавки с грязесборником и расположенной за ней сеткой из биметалла повышает надёжность работы при длительной эксплуатации путём устранения интенсивного засорения ржавчиной и окалиной струезавихрительного аппарата, а выполнение на внутренней поверхности расширяющейся части корпуса между приёмником-преобразователем и струевыпрямителем криволинейных канавок, продольно расположенных от входного к выходному сечению расширяющейся части и имеющих профиль в виде «ласточкиного хвоста», поддерживает постоянство скорости измеряемого потока вне зависимости от изменяющейся вязкости из-за процесса накипеобразования и наличия в ней мельчайших частиц окалины и ржавчины, что в конечном итоге повышает надёжность и точность измерений. Кроме того, выполнение криволинейных канавок с профилем в виде «ласточкиного хвоста» обеспечивает дополнительную очистку измеряемого потока от загрязнений, увеличивая тем самым надёжность и точность измерений при длительной эксплуатации.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам

Стадия и уровень разработки

научно-исследовательская разработка, в перспективе опытно-конструкторская разработка

Предлагаемые инвестиции

0,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Оборудование имеет высокую степень отработки и промышленной эксплуатации на промышленных предприятиях г. Курска и Курской области, а также ЖКХ г.Курска.
Таким образом применение контрольно-измерительных устройств на предприятиях промышленности, где требуется качественный контроль за учётом расхода теплоносителя, позволит оптимально при минимальных затратах уменьшить существенное отклонение результатов измерений от действительных значений при длительной эксплуатации контрольно-измерительных устройств.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте конструкция не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

12

Дата поступления материала

10.10.2006