Jak działają mechaniczne wodomierze
Wodomierz na rurze wodociągowej ma kilka małych wskazówek rozmieszczonych wzdłuż okrągłego łuku na tarczy wodomierza. Na środku znajduje się mały czerwony trójkąt. Gdy kran jest włączony i woda płynie, mały czerwony trójkąt będzie się obracał. Jeśli chodzi o małe wskazówki, prawie w ogóle się nie poruszają, niezależnie od tego, czy woda płynie, czy nie. Na tarczy są również napisane słowa „m3”, co oznacza metry sześcienne. Oznacza to, że jednostką odczytu tego licznika jest metr sześcienny. Ponieważ każdy metr sześcienny wody to dokładnie jedna tona, odczyt jest bezpośrednio toną, więc opłatę za wodę można łatwo obliczyć na podstawie odczytu (ton) całkowitej ilości zużytej wody.
Jaka jest więc zasada działania wodomierza?
W rzeczywistości jest to bardzo proste, ponieważ obudowa wodomierza jest stała, jego wewnętrzna objętość jest stała, a woda płynie. Napędza wirnik, aby się obracał, a za każdym razem, gdy wirnik się obraca, przepływa przez niego stała objętość wody. Dlatego, dopóki liczba obrotów wirnika jest kumulowana i mnożona przez tę stałą objętość, można uzyskać całkowitą ilość przepływającej wody.
Zrozumieliśmy już zasadę działania, więc przyjrzyjmy się bliżej wnętrzu wodomierza, ponieważ aby uniemożliwić oszustwo użytkownika, na pokrywie znajduje się ołowiana plomba, której nie wolno otwierać.
Wewnętrzną konstrukcję wodomierza można podzielić na trzy części: płaszcz, tuleję i wewnętrzny rdzeń od zewnątrz do wewnątrz. Skorupa wykonana jest z żeliwa. Po wypłynięciu wody z wlotu wody przechodzi ona przez dolną przestrzeń pierścieniową skorupy, zwaną „dolną komorą pierścieniową”. Na szczycie tej przestrzeni pierścieniowej znajduje się "górna komora pierścieniowa" jaka komunikuje się z wylotem wody. Na dole rękawa znajduje się sito filtrujące z małymi otworami do filtrowania rozmaitości w wodzie. Z boku rękawa znajdują się górne i dolne rzędy okrągłych otworów. Otwory są usytuowane dokładnie naprzeciwko górnej i dolnej komory pierścieniowej obudowy. Oczywiście dolny rząd to otwór wlotowy wody, a górny rząd to otwór wylotowy. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że oba rzędy otworów są wiercone po przekątnej, stycznie do okręgu, co działa tak, jak pokazano na animacji. Zwróć uwagę, że kierunki górnego i dolnego rzędu otworów są przeciwne. Woda wpływa w kierunku stycznym z dolnego otworu odpływowego, który tworzy wirujący strumień wody, co jest bardzo ważne dla pracy wodomierza.
Przyjrzyjmy się ponownie wewnętrznemu rdzeniowi. Wewnętrzny rdzeń jest podzielony na warstwy górną, środkową i dolną. To, co widzimy przez szklane okienko, to górna warstwa, na której znajdują się jedynie wskazówki i tarcze. W rzeczywistości kluczem jest dolna warstwa. Wewnątrz znajduje się plastikowe koło, a na krawędzi koła znajduje się wiele plastikowych łopatek, jak pokazano na powyższym obrazku (Rysunek 1), zwanych „wirnikiem”.
Położenie wirnika znajduje się dokładnie w przepływie obrotowym utworzonym przez dolny otwór obudowy, a przepływ wody wpływa na łopatki wokół koła, generując moment obrotowy i wprawiając wirnik w ruch obrotowy. Im większy kran jest odkręcony, tym szybciej płynie woda i tym szybciej obraca się wirnik.
Wał wirnika sięga do warstwy środkowej pionowo w górę, a na wale znajduje się małe koło zębate, które służy do zazębienia z „kołem zębatym dziesiętnym”, aby osiągnąć cel gromadzenia liczby obrotów. Funkcja „przekładni dziesiętnej” polega na tym, że za każdym razem, gdy jednocyfrowe koło zębate obraca się dziesięć razy, dziesięciocyfrowe koło zębate obraca się o jeden obrót. Innymi słowy, jednocyfrowe koło zębate wykonuje jeden obrót, a dziesięciocyfrowe koło zębate obraca się o jedną dziesiątą obrotu. Jednocyfrowy bieg to sterownik, który napędza dziesięciocyfrowy bieg. W rzeczywistości dwie pary kół zębatych są używane dla każdego stopnia dziesiętnego, aby zapewnić spójność kierunku obrotów. Jedna para przełożeń to 9:30, a druga to 10:30. Te dwie pary są połączone szeregowo, a całkowite przełożenie jest następujące. Iloczyn dwóch, czyli 0,099999, można przybliżyć do 0,1.
Zgodnie z tym obliczeniem, jeśli chcesz odczytać siedem cyfr (odczyt czterech cyfr przed przecinkiem to czarna skala, a trzy cyfry po przecinku to czerwona skala), musisz użyć 12 par kół zębatych. Oprócz niektórych innych zastosowań, 18 wałów i 34 koła zębate należy zmieścić w małej przestrzeni w warstwie środkowej, co można uznać za instalację o dużej gęstości. Nieoczekiwanie w wodomierzu kranowym jest tyle biegów!
Chociaż wkroczyliśmy już w XXI wiek, ten rodzaj mechanicznego wodomierza będzie nam jeszcze długo służył ze względu na swoją prostotę i niską cenę, wieloletnie użytkowanie w wilgotnym środowisku bez konieczności konserwacji oraz fakt, że nie wymaga on zasilania i nie wpływa na jego pracę podczas przerw w dostawie prądu. Chociaż pojawił się wodomierz technologii elektronicznej, rozprzestrzenienie się w domach naszych zwykłych ludzi zajmie dużo czasu.