Объемный, или ролико - лопастный, расходомер предназначен для измерения расхода жидкостей или газов. Новый прибор представляет собой самый настоящий инженерный шедевр. И ставшее для нас привычным определение: «на уровне мировых стандартов» к нему совершенно неприменимо, поскольку мировые стандарты в данном случае остались далеко позади. А что самое приятное — создан объемный расходомер (ОР) российскими инженерами на российском же предприятии — ЗАО «МЦ-ВОСТОК».
Машина для третьего тысячелетия.
На 2-й странице обложки журнала — реклама отечественного расходомера. Реклама — рекламой, но редакции захотелось, кроме того, объяснить читателям, как работает это уникальное устройство. Поэтому попросила разработчиков рассказать о принципе его действия.
Объемный, или ролико - лопастный, расходомер предназначен для измерения расхода жидкостей или газов. Новый прибор представляет собой самый настоящий инженерный шедевр. И ставшее для нас привычным определение: «на уровне мировых стандартов» к нему совершенно неприменимо, поскольку мировые стандарты в данном случае остались далеко позади. А что самое приятное — создан объемный расходомер (ОР) российскими инженерами на российском же предприятии — ЗАО «МЦ-ВОСТОК».
Появление прибора сопровождалось весьма характерными обстоятельствами Перед тем как выпустить его на рынок, требовалась предписанная Госстандартом экспертиза: настолько ли он хорош, точен и надежен, как заявляют его создатели? Следуя обычной процедуре, новый расходомер передали предприятию, специализирующемуся на эталонных проверках. «Результаты будут готовы примерно через месяц», — пообещали там, но позвонили разработчикам уже через неделю с вопросом: «Как вы добились такой точности? У нас на установке величиной с комнату погрешность измерения составляет две сотые процента, а ваш маленький прибор дает столько же. Такого просто не может быть!»
Но было именно так. Его секрет заключен в уникальных конструкторских и технологических решениях, защищенных патентами 11 стран мира. Конструктивную схему и принцип работы прибора можно понять по рисунку внизу. В корпусе (1) вращается ротор с лопастями (2). Пространство, ограниченное соседними лопастями, это и есть единица измеряемого объема жидкости (газа).
Жидкость проходит по расходомеру только по пути, обозначенному стрелками. Идти «в обход» или «вспять» не позволяют ролики (3), по которым катится ротор. Ролики не обычные, в их теле проделаны вырезы — туда при вращении попадают лопасти ротора, образуя своего рода односторонний турникет, всегда запертый для обратного хода. Значит, обычные для приборов подобного назначения клапаны становятся ненужными.
Рис. 1. Схема работы, ролико-лапастного расходомера (1 — корпус; 2 — ротор; 3 — ролики; 4— единица измеряемого объема.)
Это очень важно, поскольку сокращение количества узлов любого агрегата прежде всего означает увеличение его надежности. Понятно, что вращение ротора и роликов происходит абсолютно синхронно, что обеспечивается специальным зубчатым механизмом.
Попадая в прибор, поток жидкости не меняет направления. Таким образом исключаются турбулентность и кавитация, снижаются потери сопротивления.
Необычно низкая погрешность измерение объясняется не только самой конструкцией, но и высочайшей точностью изготовления прибора Несмотря на то, что лопасти ротора не касаются (!) корпуса при вращении, утечка жидкости или газа через микронные зазоры исчезающе мала А раз нет трения — нет и шума. Напомним, что стука клапанов тоже нет. Отсутствие контакта металл — металл при работе счетчика обуславливает высокую долговечность прибора. Она НА порядок выше, чем у высокоточных поршневых расходомеров. Чувствительность объемного расходомера такова, что для начала вращения ротора достаточно подать на него давление, равное всего 14 мм водяного столба!
Даже на этой упрощенной схеме легко увидеть еще одну важную особенность конструкции ОР принципиально совершенно неважно, в какую сторону направлен поток измеряемого вещества Расходомер одинаково работает в обоих направлениях. Монтировать его можно в любом положении, под каким угодно углом к горизонту. Нет необходимости строго выдерживать горизонталь или вертикаль — на точность работы ОР это никак не влияет.
Так выглядит расходомер серии ОР
Где же можно применять объемные расходомеры? Самый общий ответ — где угодно, хотя в качестве квартирных счетчиков воды использовать их нецелесообразно (настолько точный инструмент там просто не нужен). Сегодня расходомеры ОР применяются для измерения расходов жидкости и газа на магистральных трубопроводах, при «экипировке» тяжелых транспортных средств: тепловозов, автомобилей большой грузоподъемности, судов, на пунктах слива-налива железнодорожных цистерн, топливных емкостей хранилищ. Прибор хорошо знают специалисты заводов ЗИЛ, ГАЗ, КамАЗ, АЗЛК, применявшие его для определения точного расхода автомобильного топлива при различных режимах движения. На предприятиях пищевой промышленности ОР используется как высокоточный дозатор масла и меда. Кстати, расходомеры других конструкций с веществами такой высокой вязкости вообще не работают. Возможностью использования ОР в качестве дозатора интересуются фармакологи и парфюмеры, поскольку конструкторы способны изготовить прибор любого размера, хоть с наперсток. В конечном итоге величина ОР будет зависеть от того, какие объемы нужно мерить. В принципе, с помощью объемного расходомера можно считать даже капли. Ну и конечно же им легко проверить точность счетчиков других типов и определить погрешность их измерений, что необходимо, например, при сертификации бензоколонок.
Важно отметить, что с 2000 года начат серийный выпуск автономных расходомеров нескольких серий, рассчитанных на пять лет непрерывной работы без внешних источников энергии. Рабочий объем расходомеров — от 1,25 до 2000 см3.
На одной из промышленных выставок к стенду «МЦ-ВОСТОК» подошел посетитель. Представился: бизнесмен, владелец 16 топливозаправщиков. В последнее время бизнесмен начал подозревать, что подчиненные его обманывают. «Можно ли с помощью ОР точно проконтролировать расход бензина?» — «Разумеется» — «Во что обойдется прибор?» — «Во столько-то».
Бизнесмен достал калькулятор и быстро посчитал. «За неделю окупится», — удовлетворенно сказал он.
Измерения — всего лишь одна из возможных функций уникального прибора. Подав мощность на вал ротора, ОР легко превратить в насос. Компактный, высокопроизводительный и практически безотказный в силу той же конструктивной простоты Скорость вращения ротора может достигать 30 тысяч оборотов в минуту.
Соединив расходомер с электродвигателем, можно получить мощный и компактный гидронасос.
А если, наоборот, использовать жидкость или газ в качестве рабочего тела, расходомер превращается в двигатель, причем чрезвычайно экономичный, легко меняющий скорость и направление вращения Справедливости ради следует сказать, что идея создания машин с «вращающимися вытеснителями» возникла уже в конце позапрошлого столетия. Впервые такую машину в 1882 году запатентовал штабс-капитан русского флота Н. Н. Тверской. Его паровой двигатель вначале использовался в качестве привода электрогенератора для освещения Гатчинского дворца в Петербурге, а позднее был установлен на прогулочном катере Расход топлива по сравнению с поршневой паровой машиной — на 30 процентов ниже. По непонятным причинам двигатель Тверского был надолго забыт. Идея оказалась возрожденной лишь совсем недавно на новом техническом уровне.
На основе ОР конструкторы разработали чрезвычайно компактную и надежную бесступенчатую коробку передач для автомобиля. Это устройство фактически не принадлежит к нынешнему поколению машин и скорее ориентировано в будущее. Если лучшие зарубежные образцы таких агрегатов имеют удельную металлоемкость 1 кг/кВт, то коробка на основе ОР — всего 0,3 кг/кВт — втрое меньше! А долговечность работы при этом увеличивается в 10—20 раз.
Как элемент силовой установки ОР может применяться буквально повсюду: в тракторах и сельскохозяйственных машинах, городском транспорте, лифтовом, буровом, горном оборудовании, в авиации и космонавтике.
Словом, этот удивительный универсальный прибор вполне способен произвести небольшую техническую революцию во множестве отраслей промышленности. Остается надеяться, что так оно и будет. «Наука и жизнь» 2004 № 3
