Комбинированный водомер

1 Настоящее изобретение относится к комбинированному водомеру, содержащему измерительную вставку основного водомера, в которой установлено с возможностью вращения лопастное колесо, и соединенную водонепроницаемо с измерительной вставкой основного водомера и расположенную в направлении потока за ней вставку переключающего клапана, при этом измерительная вставка основного водомера и вставка переключающего клапана подвешены к крышке корпуса водомера, которая закрывает верхнее отверстие корпуса. Комбинированные водомеры применяют в тех случаях, когда измерительный диапазон простого водомера недостаточен, чтобы измерять все возникающие потоки. Они состоят из большого водомера в качестве основного водомера, домового водомера в качестве вспомогательного водомера и переключающего клапана. Переключающий клапан управляет подключением и отключением основного водомера, который обычно выполнен в виде водомера Вольтманна и который производит измерение объема только при больших, предопределенных потоках дополнительно к вспомогательному водомеру. Известны комбинированные водомеры, в которых переключающие клапаны выполнены как нагруженные весом поворотные заслонки(например, US 41 00 800), которые при открывании полностью открывают поперечное сечение потока. При этом заслонка и соединенная с ней клапанная тарелка поворачиваются вокруг расположенной в стороне от поперечного сечения потока точки вращения. Недостатком такой конструкции является то, что для поворота заслонки необходимо много места, что приводит к относительно большим размерам и большому весу комбинированных водомеров. Водомеры указанного выше типа известны также, например, из DE 37 32 703 A1, DE 37 40 531 А 1 или DE 39 24 227 С 1. В этих водомерах запирающий элемент переключающего клапана имеет возможность поступательного перемещения по расположенной по центру потока оси и нагружен пружиной, которая поджимает его в направлении против потока к клапанному седлу. Начиная с предопределенной величины потока запирающий элемент отходит от клапанного седла, преодолевая воздействие пружины, и перемещается в направлении потока. За счет этого открывается кольцевое поперечное сечение потока. Переключающие клапаны такой конструкции требуют по отношению к ранее указанному уровню техники меньше места, однако, имеют вместе с расположенной перед ним измерительной вставкой основного водомера все еще довольно большую длину, что отрицательно сказывается на длине и массе комбинированных водомеров. Эти измерительные вставки основных водомеров выполнены, в целом, так, что в 2 их измерительной камере установлено с возможностью вращения лопастное колесо между двумя поддерживаемыми в измерительной камере посредством поперечных ребер ступицами. При этом в ступице, расположенной со стороны лопастного колеса, лежащей ниже по потоку,предусмотрен механический приемник (например, червячное колесо-шестерня), который передает число оборотов лопастного колеса через вал на счетный механизм. Задачей настоящего изобретения является найти решение, с помощью которого комбинированные водомеры указанного выше типа можно выполнять с меньшей габаритной длиной и, тем самым, с более компактной конструкцией. Эта задача решается согласно изобретению с помощью комбинированного водомера вышеуказанного типа, который отличается следующими признаками:- лопастное колесо со своей стороны, расположенной выше по потоку, известным образом установлено на поддерживаемой поперечными ребрами ступице;- в полом пространстве этой ступицы расположено само по себе известное электронное считывающее устройство для измерения скорости вращения лопастного колеса, которое через электрические проводники соединено с электронным счетным механизмом;- лопастное колесо со своей стороны, лежащей ниже по потоку, установлено на вставке переключающего клапана, которая заменяет применяемую, согласно уровню техники, ступицу в качестве места опоры. Таким образом, изобретение исходит из основополагающей идеи заменить механический приемник скорости вращения лопастного колеса известным самим по себе из отдельных счетчиков электронным приемником и расположить его в предусмотренной в направлении потока перед лопастным колесом ступице. Тогда предусмотренная, согласно уровню техники,в направлении потока за лопастным колесом ступица может не потребоваться, если использовать и без того необходимую вставку переключающего клапана для опоры лопастного колеса со стороны, расположенной ниже по потоку, и расположить ее плотно за лопастным колесом. Тем самым уменьшается длина комбинации измерительной вставки основного водомера и вставки переключающего клапана, по меньшей мере, на длину первоначально предусмотренной в направлении потока за лопастным колесом ступицы. Дальнейшее значительное уменьшение длины можно достичь, если в очень предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения использовать переключающий клапан полностью нового типа. Он имеет нагруженный пружиной в направлении положения запирания запирающее звено, которое выполнено в виде 3 составной заслонки, оба крыла которой соединены шарнирно друг с другом на расположенной в плоскости их разъема поворотной оси, при этом заслонка со стороны набегания потока, по меньшей мере, в области поворотной оси,имеющей конструктивно обусловленные зазоры, закрыта плоским уплотнением. За счет того, что запирающее звено переключающего клапана выполнено составным, и оба крыла могут поворачиваться вокруг расположенной в плоскости разъема общей оси, поток через основной водомер открывается без поступательного перемещения запирающего звена и без необходимости полного поворота из потока. Оба крыла в открытом положении занимают меньше места, чем в уже известных решениях для переключающего клапана. Эту меньшую потребность в месте можно использовать для сокращения длины комбинированного водомера. На основе электронного считывания скорости вращения лопастного колеса отпадает необходимость в передаточном вале, а также в счетном механизме. Освобождаемое за счет этого пространство над измерительной вставкой основного водомера можно с преимуществом использовать для размещения здесь вспомогательного водомера. За счет комбинации измерительной вставки основного водомера с интегрированным вспомогательным водомером и указанным выше переключающим клапаномзаслонкой нового типа достигается такая компактная конструкция, что возможно монтажную группу, образующую один узел (крышка корпуса водомера/измерительная вставка основного водомера/вставки переключающего клапана) вставлять в корпус отдельного водомера. Нового типа переключающий клапанзаслонка имеет также значительно меньшие потери давления, чем известные переключающие клапаны (см., например, DE 37 32 703 A1), у которых запирающие звенья в открытом положении остаются в потоке. В переключающем клапане-заслонке запирающее звено, хотя и остается также постоянно в потоке, однако при открывании крыльев уменьшается их омываемая потоком поверхность, т.е. потеря давления становится все меньше и при полностью открытых крыльях становится наименьшей. Меньшую потерю давления переключающего клапаназаслонки можно использовать для того, чтобы уменьшить габаритную высоту комбинированного водомера для получения еще более компактной конструкции. При дальнейшем развитии настоящего изобретения это достигается тем, что расположенную между впускным и выпускным фланцами область водомера опускают вниз до нижних кромок фланцев и, тем самым, используется свободное пространство между соединительными фланцами. За счет этого перед и сзади измерительной камеры основного водомера образуются наклонные подводя 000608 4 щие и отводящие каналы. Вызванная таким прохождением потока в корпусе водомера более высокая потеря давления по сравнению с прямолинейным прохождением потока компенсируется меньшей потерей давления переключающего клапана-заслонки. В другом варианте выполнения настоящего изобретения уменьшение габаритной высоты комбинированного водомера можно достичь другим образом. В этом решении также используется свободное пространство между нижними кромками впускного и выпускного фланцев и нижней стороной корпуса водомера. Указанное решение предусматривает продление измерительной вставки основного водомера вниз и интеграцию в освободившееся за счет этого пространство вспомогательного водомера. В этом варианте вспомогательный водомер также расположен ниже измерительного пространства основного водомера. Он имеет по сравнению с выше описанным вариантом выполнения то преимущество, что вода проходит прямолинейно через решетчатый корпус. Это приводит к уменьшению потери давления. В другом варианте выполнения изобретения вспомогательный водомер также снабжен известным самим по себе электронным считывающим устройством для измерения его скорости вращения, от которого электрические провода ведут к электронному счетному механизму. Изобретение поясняется ниже на двух примерах выполнения с помощью чертежей, на которых изображено: на фиг. 1 - продольный разрез комбинированного водомера в первом варианте выполнения; на фиг. 2 - продольный разрез комбинированного водомера во втором варианте выполнения; на фиг. 3 - перспективная проекция со стороны, противоположной направлению потока,вставки переключающего клапана с закрытым клапаном; на фиг. 4 - разрез А-А по фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по фиг. 4 при открытом клапане; и на фиг. 6 - узел В по фиг. 3. На фиг. 1 показан в продольном разрезе комбинированный водомер. Его корпус 1 имеет впускной фланец 2 и выпускной фланец 3 для соединения с трубопроводом. Направление потока через корпус 1 обозначено стрелкой 4. Корпус 1 имеет верхнее отверстие 5, которое закрыто крышкой 6. К этой крышке 6 подвешена измерительная вставка 7 основного водомера,измерительная камера 8 которого находится на линии проходных каналов 9, 10 прохождения воды корпуса 1. Каналы 9, 10 водонепроницаемо отделены друг от друга посредством наружного проходящего в стенке измерительной камеры уплотнения 46 с двойным скосом. 5 Это уплотнение 46 при вдвигании измерительной вставки 7 основного водомера в корпус 1 плотно прижимается к его внутренней стенке. Уплотнение 46 и его расположение примерно в середине измерительной вставки 7 основного водомера является новым по сравнению с уровнем техники. Такое выполнение имеет то преимущество, что взаимодействующую с уплотнением 46 внутреннюю стенку не надо обрабатывать как уплотнительную поверхность. В измерительной камере 8 установлено с возможностью вращения лопастное колесо 11 Вольтманна в имеющей форму колокола ступице 12, расположенной от него выше по потоку и удерживаемой поперечными ребрами 13, и во вставке 14 переключающего клапана. Вставка 14 переключающего клапана водонепроницаемо соединена с измерительной вставкой 7 основного водомера и образует с ней единый блок. Во вставке 14 переключающего клапана расположен не относящийся к уровню техники переключающий клапан 18, поэтому его конструкция и способ действия подробно описаны ниже. Вставка 14 переключающего клапана состоит из корпуса 19 с круглым проходным поперечным сечением, в котором выполнено седло 20 (фиг. 4, 5). Кроме того, по диаметру корпуса 19 установлена поворотная ось 21, с которой шарнирно соединены два крыла 22, 23 в качестве запирающих звеньев переключающего клапана 18. Для этого крылья 22, 23 снабжены петлями 22.1, 22.2, соответственно, 23.1, 23.2, через которые проходит поворотная ось 21. Как наиболее отчетливо видно на фиг. 3, поворотная ось 21 между петлями 22.1, 23.2 и 23.1, 22.2 расположена свободно. В этой области на поворотной оси 21 расположена предварительно напряженная спиральная пружина 24, концы 24.1, 24.2 которой лежат на крыльях 22, 23 и нагружают их в направлении закрывания. Поэтому при небольшом расходе, при котором основной водомер не должен быть открыт, крылья 22, 23 прилегают к клапанному седлу 20, как показано на фиг. 4. Для обеспечения плотного прилегания крыльев 22, 23 к клапанному седлу 20 на расположенной выше по потоку стороне крыльев 22,23 расположено плоское уплотнение 25, которое при закрытых крыльях 22, 23 зажато между ними и седлом 20. Плоское уплотнение 25 установлено с геометрическим замыканием на крыльях 22, 23,которые имеют для этого утолщения 26, 27(фиг. 4 и 5). В области этих утолщений 26, 27 плоское уплотнение 25 снабжено удлиненными отверстиями 28, 29, которые проходят по воображаемой линии перпендикулярно поворотной оси 21. Для крепления плоского уплотнения 25 удлиненные отверстия 28, 29 несколько вытянуты поперек их продольной длины, так что они проходят через более широкие головки утолщений 26, 27, за которыми после их прохождения плоское уплотнение 25 "защелкивается". 6 При открывании крыльев 22 и 23 плоское уплотнение 25 сгибается вокруг поворотной оси 21, соответственно, вокруг петель 22.1, 22.2,23.1, 23.2. С этим связано увеличение закрываемой плоским уплотнением 25 поверхности при закрытом клапане. При жестком соединении плоского уплотнения 25 с крыльями 22, 23 это приводило бы к растяжению плоского уплотнения 25. Тогда усталостные разрушения плоского уплотнения 25 были бы только делом времени. Кроме того, проходящий через основной водомер поток воды в этом случае должен бы преодолевать действующие на крыльях 22, 23 сдерживающие силы плоского уплотнения 25. Эти недостатки устраняются за счет центрирования плоского уплотнения 25 его удлиненными отверстиями 28, 29. Направляемое утолщениями 26, 27, оно может скользить от кромок крыльев 22, 23, за счет чего компенсируется указанное выше увеличение поверхности. На фиг. 5 показано это состояние на экстремальном примере полностью открытых крыльев 22, 23. В частности, на фиг. 4 показано, что состоящий из обоих крыльев 22, 23 клапанного седла 20, поворотной оси 21, плоского уплотнения 25 и пружины 24 переключающий клапан 18 в случае обратного потока отлично пригоден также в качестве обратного клапана. Для перекрытия проблематичной в этом случае области поворотной оси 21, в которой имеются обусловленные конструктивные зазоры, в направлении обратного потока за поворотной осью 21 предусмотрено поперечное ребро 30, к которому прилегает плоское уплотнение 25. Поэтому оно не может быть отжато назад, например, при гидравлическом ударе. Через ребро 30 проходит опорная цапфа 47 для лопастного колеса 11. При открывании крыльев 22, 23 предварительно напряженная пружина 24 сжимается дальше, т.е. при увеличивающемся угле открывания крыльев 22, 23 увеличиваются действующие со стороны спиральной пружины 24 на крыльях 22, 23 в направлении закрывания моменты. Этот эффект нежелателен, так как крылья 22, 23 для достижения небольшой потери давления должны открываться по возможности шире. Поэтому лежащие на крыльях 22, 23 концы 24.1, 24.2 пружины проходят, соответственно, через кулису 31, 32. Эти кулисы 31, 32 выполнены в виде проходящих в радиальном направлении, образованных в крыльях 22, 23 канавок. Таким образом, дно 33 этих канавок смещено по отношению к поверхности крыльев 22, 23 назад. При переходе от поверхности крыльев 22, 23 к дну 33 канавок предусмотрена наклоненная внутрь по отношению к поворотной оси 21 скошенная поверхность 34. На фиг. 6 детально показано взаимоположение конца 24.2 пружины и кулисы 31. Приведенные ниже пояснения относятся к этой паре. Это же относится к сочленению конца 24.1 и кулисы 32. 7 На фиг. 6 можно видеть, что при закрытом крыле 23 конец 24.2 пружины опирается на наружную поверхность крыла. При достижении определенного расхода потока крыло 23 открывается. При этом пружина 24 на определенную величину изгибается вокруг поворотной оси 21,т.е. длина пружины 24 на крыле 23 уменьшается. За счет этого конец 24.2 пружины попадает на скошенную поверхность 34, по которой он при увеличивающемся раскрытии крыла 23 скользит по дну 33 канавки против направления потока назад. Таким образом, при увеличивающемся открывании крыла 23 уменьшается увеличивающаяся сила пружины. Лопастное колесо 11 со своей стороны,расположенной ниже по потоку, опирается непосредственно на вставку 14 переключающего клапана. За счет этого значительно уменьшается габаритная высота измерительной вставки 7 основного водомера и вставки 14 переключающего клапана по сравнению с уровнем техники,в частности, за счет меньшей потребности в месте для размещения переключающего клапана 18. В ступице 12 расположено известное само по себе электронное считывающее устройство 15, которое посредством электрических проводников 16 соединено с электронным счетным устройством 17, установленным на крышке 6 корпуса. Считывающее устройство 15 и электронный счетный механизм 17 относятся к уровню техники, на который здесь делается ссылка, так что нет необходимости в дальнейшем пояснении этих узлов. За счет электронного считывания скорости вращения лопастного колеса 11 Вольтманна и обусловленного этим отсутствия передаточных деталей в измерительной вставке 7 основного водомера между крышкой 6 корпуса и измерительной камерой 8 создается пространство, которое используют для размещения вспомогательного водомера 35. Его лопастное колесо 37(домовой водомер) установлено в гильзе 36 с вертикальным положением оси. Скорость его вращения измеряют также электронным способом. Для этого лопастное колесо 37 снабжено само по себе известным электронным считывающим устройством 38, от которого к счетному механизму 17 ведут электрические проводники 39. Счетный механизм 17 принимает измерительные сигналы как основного водомера, так и вспомогательного водомера, обрабатывает оба сигнала и может их указывать по отдельности или в виде суммы. Гильза 36 вспомогательного водомера 35 расположена внутри цилиндрической ограничительной стенки 40 измерительной вставки 7 основного водомера, которая водонепроницаемо соединена сверху с крышкой 6 и снизу со стенкой 41 измерительной камеры 8. В стенке 40, а также в гильзе 36 предусмотрены впускные отверстия 42, 43, соответственно, выпускные от 000608 8 верстия 44, 45 для пропускания воды через вспомогательный водомер. Описанное выше расположение вспомогательного водомера 35 в измерительной вставке 7 основного водомера способствует еще большей компактности комбинированного водомера, который работает следующим образом. Ниже предельного расхода потока переключающий клапан 18 закрыт, и все количество воды проходит через область над измерительной камерой 8 основного водомера. Она протекает через отверстие 42 в стенке 40 и впускное отверстие 43 в стенке гильзы 36 к лопастному колесу 37 и затем вытекает через отверстие 44 в гильзе 36 и отверстие 45 в стенке 40 в направлении выхода водомера. При превышении предельного расхода потока переключающий клапан 18 открывается и большая часть воды протекает через измерительную камеру 8, в то время как меньшая часть снова проходит описанный путь через вспомогательный водомер 35. На фиг. 2 показан другой пример выполнения комбинированного водомера. Подвешенный к крышке 6 корпуса узел, состоящий из измерительной вставки 7 основного водомера с интегрированным вспомогательным водомером 35 и вставки 14 переключающего клапана, по конструкции и способу действия полностью идентичен с блоком из предшествующего примера выполнения. Этот узел в виде блока может быть вставлен в, соответственно, снова удален из корпуса 1. Он образует самостоятельный блок, который может быть отдельно отъюстирован, соответственно, аттестован и который пригоден, практически, для установки в любом корпусе. Единственное отличие от комбинированного водомера по первому примеру выполнения состоит в том, что средняя часть корпуса оттянута вниз до нижней кромки впускного фланца 2 и выпускного фланца 3. Такое выполнение имеет существенное преимущество, состоящее в том, что значительно уменьшается габаритная высота комбинированного водомера, что совершенно очевидно следует из сравнения изображений по фиг. 1 и 2. Однако за счет этого образуется наклонный ход каналов 9 и 10 подвода, соответственно, отвода воды от измерительной камеры 8. Такое прохождение потока через корпус 1 приводит к большей по сравнению с прямолинейным проходом потере давления, с которым, однако, можно согласиться, так как сам переключающий клапан 18 вызывает только незначительную потерю давления. При использовании обычных переключающих клапанов такой ход потока по причинам потребности в месте и потери давления был бы невозможен. 9 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Комбинированный водомер, содержащий измерительную вставку основного водомера, в которой установлено с возможностью вращения лопастное колесо, и соединенную водонепроницаемо с измерительной вставкой основного водомера и расположенную в направлении потока за ней вставку переключающего клапана,при этом измерительная вставка основного водомера и вставка переключающего клапана подвешены к крышке корпуса водомера, которая закрывает верхнее отверстие корпуса, отличающийся тем, что лопастное колесо (11) со своей стороны, расположенной выше по потоку,установлено на поддерживаемой поперечными ребрами (13) ступице (12), в полом пространстве которой расположено электронное считывающее устройство (15) для измерения скорости вращения лопастного колеса (11), соединенное электрическими проводниками (16) с электронным счетным механизмом (17), при этом лопастное колесо (11) со своей стороны, расположенной ниже по потоку, установлено на вставке(14) переключающего клапана, которая заменяет применяемую согласно уровню техники ступицу в качестве места опоры. 2. Комбинированный водомер, содержащий переключающий клапан, запирающее звено которого подпружинено против потока и в закрытом положении прилегает к седлу клапана,отличающийся тем, что запирающее звено выполнено в виде составной заслонки, оба крыла которой (22, 23) шарнирно соединены друг с другом на расположенной в плоскости их разъема поворотной оси (21), при этом имеющая 10 конструктивно обусловленные зазоры область поворотной оси (21) со стороны заслонки, обращенной к потоку, закрыта плоским уплотнением (25). 3. Комбинированный водомер по п.1 или 2,отличающийся тем, что вспомогательный водомер (35) интегрирован в измерительную вставку(7) основного водомера выше измерительной камеры (8) основного водомера. 4. Комбинированный водомер по п.2 или 3,отличающийся тем, что каналы (9, 10) для прохождения воды в корпусе (1) водомера от впускного фланца (2), а также от выпускного фланца (3) к измерительной камере (8) измерительной вставки (7) основного водомера выполнены наклонными вниз. 5. Комбинированный водомер по п.1 или 2,отличающийся тем, что вспомогательный водомер (35) интегрирован в удлиненную вниз измерительную вставку (7) основного водомера ниже измерительной камеры (8) основного водомера. 6. Комбинированный водомер по одному из пп.3, 4 или 5, отличающийся тем, что вспомогательный водомер (35) снабжен также самим по себе известным электронным считывающим устройством (38) для измерения своей скорости вращения, от которого электрические проводники (39) ведут к электронному счетному механизму (17). 7. Комбинированный водомер по п.6, отличающийся тем, что электронный счетный механизм (17) измерительные величины основного водомера и вспомогательного водомера (35) указывает по отдельности и/или в виде суммы.