Образцовая колокольная газовая установка
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при поверке газосчетчиков и расходомеров различного назначения.
Для этих целей создана колокольная установка, имеющая рейку в виде уголка, на одной стороне которого сделаны две узкие щели, позволяющие осуществлять срабатывание фотодатчика в момент прохождения щелей через него, а на другой стороне уголка, установлен преобразователь линейных перемещений с высокой разрешающей способностью, оснащенный датчиком с электронным выходом для контролирования расхода воздуха с высокой точностью.
Задачами, на решение которых предложена заявленная полезная модель, являются: увеличение точности отсчета контрольного объема воздуха и точности контролирования расхода воздуха.
Использование заявленной полезной модели «Образцовая колокольная газовая установка» позволяет увеличить точность отсчета контрольного объема воздуха, точность контролирования расхода воздуха и возможность существенного уменьшения времени установления небходимого расхода.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при поверке газосчетчиков и расходомеров различного назначения.
Колокольные газовые установки с измерительным устройством в виде колокола известны [1].
В работе [1] описывается колокольная газовая установка, в которой одними из основных параметров являются:
1. Устройство для сохранения равномерного движения колокола при его движении вниз;
2. Рейка со шкалой для определения положения колокола.
Известна колокольная газовая установка [2].
Целью изобретения является повышение точности установления по шкальной рейке значений поверочных объемов за счет разделения колокольного мерника на две емкости.
Известны колокольные газовые установки [3] и [4].
Целью изобретений является совершенствование устройства для сохранения равномерного движения колокола при его движении вниз, недостатком - использование шкалы на мерной линейке, что не позволяет вести прецизионный отсчет объема и одновременно контролировать расход воздуха.
Задачами, на решение которых предложена заявленная полезная модель, являются: увеличение точности отсчета контрольного объема воздуха и точности контролирования расхода воздуха. Для этих целей создана колокольная установка, имеющая рейку в виде уголка, на одной стороне которого имеются две узкие щели, позволяющие осуществлять срабатывание фотодатчика в момент прохождения щелей через него, а на другой стороне уголка, установлен преобразователь линейных перемещений с высокой разрешающей способностью, оснащенный датчиком с электронным выходом для контролирования расхода воздуха с высокой точностью. Конструкция полезной модели поясняется на фиг.1,
где:
1 - резервуар с водой;
2 - колокол;
3 - противовес;
4 - рейка;
5 - щель 
1, щель 2;
6 - фотодатчик;
7 - преобразователь линейных перемещений;
8 - датчик преобразователя линейных перемещений с электронным выходом;
Колокольная газовая установка работает следующим образом:
1. Перед работой установки ее необходимо отградуировать. Процесс градуировки следующий:
1.1. При движении колокола вниз фиксируется щель 1. Это положение колокола является началом отсчета контрольного объема воздуха.
1.2. При дальнейшем движении колокола вниз фиксируется щель 2. Это положение колокола является концом отсчета контрольного объема воздуха. Величина зафиксированного контрольного объема воздуха - - Уобр.
1.3. Далее необходимо определить коэффициент передачи колокольной газовой установки. Решение этой задачи поясняется блок-схемой на фиг.2
1 - преобразователь линейных перемещений (ПЛП);
2 - преобразователь фотодатчика (ПФД);
3 - устройство связи с объектом (УСО);
4 - компьютер.
1.3.1. При движении колокола вниз, при прохождении щели 1, с ПФД поступает на УСО сигнал «старт» - начало отсчета.
1.3.2. При дальнейшем движении колокола вниз, при прохождении щели 2, с ПФД поступает на УСО сигнал «стоп» - конец отсчета.
1.3.3. Одновременно с сигналом «старт» начинается отсчет импульсов N (отсчет контрольного объема), которые поступают на УСО с ПЛП.
Одновременно с сигналом «стоп» заканчивается отсчет импульсов. При этом фиксируется контрольный объем - Voбp. и количество считанных импульсов Nобр. (за фиксированный объем Vобр.).
Таким образом, определяется коэффициент передачи колокольной газовой установки:
При дальнейшей работе, вне зависимости от положения колокола, расход воздуха при движении колокола вниз вычисляется по формуле:
Qi - величина расхода воздуха при движении колокола вниз при i-том измерении;
Fi - частота импульсов, поступающих с ПЛП.
Сигналы «старт», «стоп», «N» поступают на устройство связи с объектом (УСО) и передаются на компьютер с установленной специальной программой.
В памяти компьютера фиксируются величины Voбp. и Кг.
Программа, установленная в компьютер, производит необходимые вычисления и показания Qi выводятся на экран ноутбука.
Использование заявленной полезной модели «Образцовая колокольная газовая установка» позволяет увеличить точность отсчета контрольного объема воздуха, точность контролирования расхода воздуха и возможность существенного уменьшения времени установления необходимого расхода.
Применение для отсчета контрольного объема воздуха узких щелей позволило довести погрешность измерения объема Voбp. до величины:
Что касается измерения расхода воздуха при движении колокола вниз, то согласно формулам (1) и (2) его погрешность зависит от погрешности измерения Кг и Fi.
Согласно (1) и (3)
Кг=Voбp./ N обр. и 
Vобр.=±0,05%
Nобр. зависит от дискретности преобразователя линейных перемещений и расстояния между двумя щелями.
При дискретности преобразователя линейных перемещений q=1 мкм/имп. и расстояния между двумя щелями L обр.=100 мм, количество импульсов N обр. будет равно:
N обр.=L обр./ q=100000 импульсов, тогда N обр.=0,001%, что намного меньше, чем Voбp.=±0,05%, поэтому Kг
0,05%.
Величина частоты Fi зависит от дискретности преобразователя линейных перемещений и скорости движения колокола вниз, а погрешность Fi зависит еще и от времени измерения.
Нетрудно показать, что при наименьшей величине расхода, Q min=0,03 м3/ч и времени его измерения, равного 10 с, погрешность контролирования расхода Qmin будет не хуже 0,15%, а при отсутствии преобразователя линейных перемещений, время, в течение которого измеряется расход, равно времени прохождения через фотодатчик двух щелей, при движении колокола вниз (это время равно 1200 секунд при отсчете контрольного объема величиной 10 литров), поэтому, в результате применения преобразователя линейных перемещений, получается преимущество во времени измерения расхода и, следовательно, времени его установки до 120 раз.
Источники информации:
1. А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газов и пара. МАШГИЗ, 1951 г.
2. Авторское свидетельство 303520. Газомерная установка, 13.05.1971 г.
3. Авторское свидетельство 380964. Газомерная установка, 15.05.1973 г.
4. Авторское свидетельство 510650. Колокольный газовый мерник, 15.04.1976 г.
Образцовая колокольная газовая установка, имеющая устройство для сохранения равномерного движения колокола и рейку со шкалой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности отсчета контрольного объема воздуха, рейка выполнена в виде уголка, на одной стороне которого имеются две узкие щели, позволяющие осуществлять срабатывание фотодатчика в момент прохождения щелей через него, а на другой стороне уголка установлен преобразователь линейных перемещений с высокой разрешающей способностью, оснащенный датчиком с электронным выходом для контролирования расхода воздуха с высокой точностью.
