Счетчики

Счетчики, приборы, считающие количество чего-нибудь, поддающегося измерению. Так, есть счетчики, измеряющие количество протекшего вещества (воды, газа, пара), энергии (электрической, механической), пройденное расстояние (линейное или угловое), время и т. д.

Счетчики  времени, которое мы предполагаем текущим равномерно, называются часами (см.). Они обычно имеют циферблат, считающий лишь до 12 или до 24 часов. Далее считаются уже дни и сутки, простым счетом.

Счетчики  для измерения числа оборотов применялись уже 2000 лет тому назад. Герон и Витрувий описывают приборы, служащие для измерения числа оборотов колеса повозки, а, следовательно, и пройденного ею расстояния. Они употребляли этот инструмент при геодезических работах вместо землемерной цепи для измерения значительных длин. При помощи бесконечных винтов с колесом и зубчатых колес вращение замедлялось, и стрелки на циферблате показывали десятки, сотни и тысячи оборотов. Подобные счетчики мы употребляем и сейчас на паровозах и локомотивах и на наемных экипажах, где циферблат показывает уже не число оборотов, а прямо плату по таксе (и даже по разным таксам), и тогда получается таксометр. При постоянных машинах и двигателях и станках часто устраивают подобные счетчики, а где их нет, то для измерения числа оборотов вала машины пользуются карманным счетчиком, втыкая заостренный конец валика его в углубление, оставшееся от центра токарного станка.

Счетчики механической работы (тотализирующие динамометры) считают работу, совершенную какой-нибудь машиной (например, паровой) за известное время, измеряя одновременно за всякий элемент и движущую силу (или сопротивление) и пройденный ею путь, и записывая произведение этих величин, т. е. совершенноую работу. Устройства эти довольно сложны.

Счетчики  электрической работы или энергии см. электротехника.

Счетчики для измерения количества жидкости или газов и паров измеряют или непосредственно объем протекающего сквозь них тела, или сами вычисляют его по измеренной ими скорости течения и определенной площади прохода для него.

Черт. 1.

Газомеры чаще всего служат для измерения количества светильного газа, отпускаемого потребителям. Они все основаны на прямом измерении объема и бывают мокрые и сухие.

Мокрый газомер, или «газовые часы», по сути дела (черт. 1), состоит из цилиндрического барабана А, ось которого горизонтальна, примерно до половины наполненного водой. Внутри него вращается колесо В, состоящее из двух дисков, между которыми сделано несколько перегородок, спирально изогнутых, так что колесо это напоминает «тимпан», или водоподъемное колесо. Газ под небольшим давлением входит внутрь колеса у его центра по трубке b, а выходить может из барабана по трубке а. Форма перегородок или лопаток такова, что при некоторых положениях их втекающий газ заперт в пространствах между ними, а при других, когда внешний край лопатки выходит из воды — газ вытекает из колеса в барабан и уходит по  трубке а. Вследствие искривленной формы лопаток колесо В является как бы газовой турбиной и поэтому вращается очень медленно, вследствие малого давления газа. Таким образом, при каждом обороте колеса оно отмеривает определенный объем газа, и счетчик его числа оборотов показывает на циферблате объем текшего через прибор за один его оборот, зависит от количества воды в барабане, от разности уровней Н₂Н₂ и Н₁Н₁, от давления газа и от его температуры. Для верности показаний прибора все эти обстоятельства должны поддерживаться по возможности неизменными. Важнее всего постоянное количество воды, и для поддержания его в различных конструкциях принимаются разные меры. Иногда вместо легкоиспаряющейся воды применяют глицерин. Конструктивное выполнение газовых часов бывает весьма разнообразно. Внешний вид их показан на черт. 2.

Черт. 2.

Сухие газомеры состоят из двух кожаных мехов определенного объема, поочередно наполняющихся газом, который распределяется при помощи скользящего золотничка и, пройдя через мех, уходит далее. Устройство по сути своей напоминает паровую машину двойного  действия, без расширения, у которой цилиндр, поочередно с обеих сторон поршня, наполняется паром и «считает» его количество. Счетчик считает число оборотов вала, связанного с движущимися днищами мехов, и показывает на циферблате объем прошедшего газа. Механизм приводится в движение давлением самого газа. Количество протекшего газа и здесь зависит от его давления и температуры, но не зависит от воды, которой здесь нет. Сухие газомеры поэтому лучше, и единственный их недостаток состоит в том, что кожа довольно быстро  портится; поэтому употребляют лучшую Ост-Индскую кожу, пропитанную маслом в безвоздушном пространстве. Иногда, впрочем, пропускает и золотник.

Водомеры бывают или с непосредственным измерением объема проходящей воды, или же измеряют скорость ее течения и по ней сами вычисляют и показывают проходящий сквозь них объем воды. Первые называют стереометрическими, а вторые — тахометрическими.

Наибольшим распространением из стереометрических  водомеров пользуются поршневые. В них имеется один, два, четыре и т. д. цилиндра, которые поочередно наполняются водой и опорожняются; вода приводит в движение поршни, ходящие в цилиндрах, а от них: приводится во вращение вал, считающий число наполнений цилиндров. Движение поршней происходит вследствие небольшой разницы давлений по обе стороны поршня. Поршневые водомеры точнее других, но сложнее и дороже. Существует множество систем. Они представляют из себя, в сущности, водостолбовые машины, не совершающие только полезной работы, а идущие холостым ходом. Есть также водомеры с качающимся поршнем, с вращающимся поршнем, с мембраной и т. д.  Возможно было бы устроить очень простые водомеры по образцу газовых часов; роль запирающей жидкости могла бы играть ртуть или даже сжатый воздух, но это оказалось непрактичным.

Черт. 3.

Для измерения количеств воды, отпускаемых городскими водоснабжениями потребителям чаще всего употребляют тахометрические, именно турбинные водомеры. Из теории турбин  известно, что если турбина будет вращаться, не производя никакой работы, порожнем, то число ее оборотов будет пропорционально количеству проходящей через нее воды. Турбинный водомер и есть такая турбина, сквозь которую проходит измеряемая вода. Сопротивления вследствие трения оси и прочих, частей механизма несколько нарушают точность показаний таких водомеров.

При помощи приборов, подобных водомерам, измеряют не только количество протекающей воды, но также и спирта, бензина, керосина и других жидкостей.

В Америке за последние лет 30 очень широкое распространение получил т. н. водомер Вентури.  В Европе он распространен гораздо менее. Устройство его основано на известном из гидравлики свойстве насадка Вентури. Именно, если имеем горизонтально лежащую трубу, состоящую из двух конусов,  сложенных меньшими основаниями (черт. 3), то, при течении по ней жидкости, в наименьшем ее сечении, в месте встречи двух конусов, получается падение давления тем большее, чем больше скорость течения жидкости. Измеряя это падение давления, против имеющегося в цилиндрической части трубы, можно определить скорость в наименьшем сечении трубы, а по ней и количество протекающей в секунду жидкости.

Этой простой истиной, известной более ста лет, впервые воспользовался для устройства водомера американский инженер Клеменс Гершель в 1887 г. и вскоре «водомеры Вентури», как назвал их изобретатель, получили в Америке широкое распространение. Важнейшим достоинством их является чрезвычайная  простота и надежность работы, так как в них  нет никаких подвижных частей (поршней, лопаток, колес и т. д.) и водомер одинаково хорошо устраивается как  для труб малого диаметра, так и для труб диаметром  в три метра и более, тогда как обычные водомеры для  труб подобного диаметра выходят чрезвычайно громоздки и дороги.

Впоследствии инженеры Коннет и Джаксон  пристроили к водомеру Вентури самопишущий, или регистрирующий, прибор, который чертит кривую, площадь «которой прямо дает количество протекшей жидкости.

Черт. 4.

Такой самопишущий прибор водомера Вентури с начерченной им диаграммой показан на черт. 4. Устройство его довольно сложно. В случае необходимости счетчик или пишущий прибор можно установить вдали от водомера (на расстоянии до 300 метров), делая две трубки, соединяющие его с внутренностью водомера в наибольшем и наименьшем его поперечных сечениях, достаточно широкими.

Паромеров имеется несколько различных систем, основанных на измерении скорости или площади прохода (переменной), но эти приборы еще недостаточно совершенны и точны.

А. Сидоров.