CN100408984C - 一种液、气介质管道输送时的计量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液、气介质管道输送时的计量系统，涉及计量技术领域，是在液、气介质管道(1)的计量表(2)的进出口两端并联一个启、闭控制系统(3)；该启、闭控制系统(3)由阀门(8)和量值器组成；量值器贮存介质部分的结构采用液压、气动技术中的“单作用弹簧复位缸”的结构，可以依单作用弹簧复位缸中介质贮量“满”或“空”发出电驱动信号或机械驱动信号；解决了液、气介质微流量时计量表无法计量的问题，主要用于水或煤气、天然气等的计量方面。并可检测本系统至使用器具有无泄漏，与报警电路连接，可对泄漏状态进行报警，对于输送可燃气体的管路尤为有益。
Description
技术领域
本发明涉及一种液、气介质的精确计量技术领域，即水、煤气等流经管道时计量流经管道介质总量的精确计量系统，特别是不论流量大小均能精确计量液、气介质总量的一种液、气介质管道输送时的计量系统。
背景技术
现在液、气介质流经管道时的计量采用水表、煤气表等进行计量。由于上述计量表的结构原因，当液、气介质微量流经计量表，例如：水管滴漏、输气管微泄漏，计量表不能计量此状态下流经管道的液、气介质总量。
近期，国内有此类技术出现：“防滴漏水表″申请号：02294194·0。该技术中有“起始流量″的技术指标，意味着该技术不能在小于“起始流量″的微流量状态下进行精确的总量计量。
发明内容
为克服现有技术的不足，提供一种液、气介质管道输送时的计量系统，本发明旨在解决不论何种流量的状态下，均能对流经计量表的液、气介质进行精确的总量计量，不再有“起始流量″的技术指标。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，是在液、气介质输送管道的计量表的进出口两端并联一个启、闭控制系统；该系统由阀门和量值器组成；量值器贮存介质部分的结构采用液压、气动技术中的“单作用弹簧复位缸”的结构，可以依单作用弹簧复位缸中介质贮量“满”或“空”发出电驱动信号或机械驱动信号；可运动零件一活塞与活塞杆的位移量；启、闭控制系统的工作方式：当量值器发出满信号时，阀门处于开启状态；当量值器发出空信号时，阀门处于关闭状态；当量值器处于非满或非空的中间状态时，不发信号，阀门保持当前开启或关闭的状态；所谓的量值器的满是指缸内活塞由液、气介质推动，将活塞压缩至止点；所谓空是指缸内活塞在弹簧的回复力之下，将活塞推至另一止点。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，其阀门用电动机或电磁铁驱动时，阀门可采用任意类型的；量值器电信号的提取有若干种方式：
a.如在单作用弹簧复位缸的活塞弹簧作用的一侧的管道接两只压力继电器；一只将“发出电信号的压力″调至为略大于大气压力；另一只将发出电信号的压力调至为略小于液、气介质输送时的最小压力；前一只压力继电器发出的是充满电信号：后面所述的一只压力继电器发出的是放空电信号。
b.亦可在弹簧与支撑面之间安置一压敏电阻，对应活塞行程的两终端，该压敏电阻的阻值不同，这两个阻值即可作为控制电路的电信号使用。
c.也可在活塞或活塞杆上安置一个接近开关的触发头金属或磁铁，在活塞行程的两个终端，单作用弹簧复位缸体外面安置两个接近开关，当活塞行至两个终端时，对应处的接近开关将发出电信号；根据接近开关的类型，活塞与缸体的材质可采用绝缘体材质或顺磁性材质。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，其机械信号的提取则是利用活塞的位移，驱动阀门的开启或关闭是利用量值器中弹簧的回复力与输送介质的压力，即无源驱动，其驱动装置双摆杆机构叙述如下：
双摆杆机构由两根摆杆，可同轴或不同轴地固定在架体上，摆杆可绕固定轴摆动；将两根摆杆顶端分别串上一根垂直摆杆的轴，并将摆杆按顶端的摆动圆弧相对的位置摆放后，两摆杆顶端用拉伸弹性元件连接；该摆架的任一根摆杆作为主动杆与活塞连接，另一根摆杆则为从动杆驱动阀门的开启或关闭。
由液、气管道连通量值器的进口端，并通过计量表连通阀门，阀门另一端连通量值器的出口端；量值器内置有活塞，活塞上固定的活塞杆上套有压缩弹簧，弹簧另一端与弹簧支撑接触；机械驱动信号的提取通过活塞杆顶端连接双摆杆机构，双摆杆机构另一端连接阀门。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，该从动杆具有这样的性质：主动杆转动了一定的角度或移动一定距离后，从动杆将发生突然的转动，对应于活塞的移动来说，就是活塞在某一段行程的两个终端从动杆将发生摆动——驱动阀门的开启或关闭；活塞行程的两个终端对应于量值器的充满或放空状态。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，双摆杆机构由两根摆杆，可同轴或不同轴地固定在架体上，摆杆可绕固定轴摆动；将两根摆杆顶端分别串上一根垂直摆杆的轴，并将摆杆按顶端的摆动圆弧相对的位置摆放后，两摆杆顶端用拉伸弹性元件连接；该摆架的任一根摆杆作为主动杆与活塞连接，另一根摆杆则为从动杆驱动阀门的开启或关闭；其从动杆具有主动杆转动了一定的角度或移动一定距离后，从动杆将发生突然的转动，对应于活塞的移动来说，就是活塞在某一段行程的两个终端从动杆将发生摆动——驱动阀门的开启或关闭；活塞行程的两个终端对应于量值器的充满或放空状态。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，双摆杆机构也可为移-摆杆机构是将主动杆采用推、拉杆件做直线移动；其推、拉杆结构是将主动杆摆的半径增至无限大的变形。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，阀门采用快关陶瓷芯转阀，快关转阀的定片安置在阀体的台阶孔的台阶上，动片与转轴之间装置有弹性元件。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，该系统可作为微泄漏仪器，只需将计量表用一导管取代，并与报警电路连接。
由于采用了如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该液、气介质管道输送时的计量系统，能使计量更为准确，并且有调节出口压力波动的作用。其次，当微泄漏时，启、闭控制系统将出现有规律的周期性工作状态。利用这一特点，连接一个具有计时、定时、记忆功能的电路，可制成管道微泄漏报警或报知装置。对于输送易燃气体的管道尤为有用；当不需计量，只需报知有否微泄漏时，用一管道取代计量表的通路即可。
附图说明
图1是本发明工作原理图；
图2是本发明采用的电力驱动“启、闭控制系统″；
图3是本发明采用的无源驱动“启、闭控制系统″；
图4是本发明采用现有的或旋塞阀的阀门结构示意图；
图5是本发明采用现有的快关陶瓷芯转阀的阀门结构示意图；
图6是图5所示快关陶瓷芯转阀的改进型阀门结构示意图；
图7是本发明中双摆杆机构工作原理图；
图8是移-摆杆机构工作原理图；
图9是本发明中阀门与双摆杆机构的联接图；
图10是主动摆杆的结构形状图；
图11是本发明中阀门与双摆杆机构另一种结构的联接图；
图12是本发明中阀门与移-摆杆机构联接的主向视图；
图13是本发明中阀门与移-摆杆机构联接的侧向视图；
图中：1-液、气管道，2-计量表，3-启、闭控制系统，4-使用器具，5-活塞，6-弹簧，7-为弹簧支撑，8-阀门，8.1-橡胶密封垫，8.2-外壳，8.3-陶瓷定片，8.4-陶瓷动片，8.5-转轴，8.2a-外壳上的通孔，8.3a-定片上的通孔，8.5a-转轴扁状支撑片，8.5b-支撑片上的凸起端，8.6-压缩弹性元件，8.7-推力轴承件，8.8-止片件，9-活塞杆，10-双摆杆机构，10.1-拉伸弹簧，10.2-架体，10.3-主动杆，10.4-从动杆，10.5-推、拉杆，11-阀门操作杆，12-定轴，13-从动杆拉簧立柱，14-主动杆拉簧立柱，15-轴孔，16-空档孔，17-立柱固定孔，18-推、拉杆导向架，19-量值器。
具体实施方式
如图1中所示，该种液、气介质管道输送时的计量系统，是在液、气介质管道(1)的计量表(2)的进出口两端并联一个启、闭控制系统(3)；该启、闭控制系统(3)由阀门(8)和量值器(19)组成；量值器贮存介质部分的结构采用液压、气动技术中的“单作用弹簧复位缸”的结构，可以依单作用弹簧复位缸中介质贮量“满”或“空”发出电驱动信号或机械驱动信号；可运动零件-活塞(5)及活塞杆(9)的位移量；
启、闭控制系统(3)是这样工作的：当量值器(19)发出满信号时，阀门(8)处于开启状态；当量值器(19)发出空信号时，阀门(8)处于关闭状态；当量值器(19)处于非满或非空的中间状态时，不发信号，阀门(8)保持当前开启或关闭的状态；所谓的量值器(19)的满是指单作用弹簧复位缸内活塞(5)由液、气介质推动，将活塞(5)压缩至止点；所谓空是指单作用弹簧复位缸内活塞(5)在弹簧(6)的回复力之下，将活塞(5)推至另一止点。
启，闭控制系统(3)与计量表(2)组成的计量系统的工作步骤：
当使用器具(4)关闭时，该段管道类似一封闭系统，活塞(5)在弹簧(6)作用下回至止点；量值器(19)处于放空状态，阀门(8)对应地处于关闭状态；
当使用器具(4)开启或此段管道泄漏时，此段管道的介质减少，量值器中的介质也将增加，直至充满介质；此时量值器给出充满信号，阀门开启；
若使用器具(4)正常的使用，量值器(19)将不会处于放空状态，故该阀门(8)将处于开启状态，计量表(2)也在常态下正常地计量；
如是微泄漏，则不然；当介质放空后，阀门(8)开启；量值器(19)瞬间放空，发出信号，该阀门(8)关闭；
以后上述过程又将重复；微泄漏时，在启、闭控制系统中，其阀门(8)在关闭-开启-关闭的过程中，计量表(2)也计量流经液、气介质的总量，可为脉冲量累计式计量。
图1终端的使用器具(4)在煤气管道中指煤气灶，热水器等，在自来水管路中指水龙头、洗衣机等。其共同特点是：均由使用器具(4)开关控制其流量的大小。
图2所示为电力驱动时的启、闭控制系统的结构图。其中有活塞(5)、压缩弹簧(6)、弹簧支撑(7)、阀门(8)，阀门操作杆(11)可连接电力驱动元件-电机或电磁铁。
根据上述原理，实施时的具体方案可分为两类：电力驱动及机械驱动。
实施方式1：
如图1、2、4中所示，该种液、气介质管道输送时的计量系统-电力驱动的精确计量装置，由图1、2中的液、气管道(1)连通量值器(19)的进口端，并通过计量表(2)连通阀门另一端连通量值器(19)的出口端；量值器(19)内置有活塞(5)，活塞上固定的活塞杆(9)上套有压缩弹簧(6)，弹簧另一端与弹簧支撑(7)接触；量值器(19)电信号的提取有若干种方式：
a.如在单作用弹簧复位缸的活塞弹簧作用的一侧的管道接两只压力继电器；一只将发出电信号的压力调至为略大于大气压力；另一只将发出电信号的压力调至为略小于液、气介质输送时的最小压力。前一只压力继电器发出的是充满电信号：后面所述的一只压力继电器发出的是放空电信号。
b.亦可在弹簧与支撑面之间安置一压敏电阻，对应活塞行程的两终端，该压敏电阻的阻值不同，这两个阻值即可作为控制电路的电信号使用。
c.也可在活塞或活塞杆上安置一个接近开关的触发头金属或磁铁，在活塞行程的两个终端，单作用弹簧复位缸体外面安置两个接近开关，当活塞行至两个终端时，对应处的接近开关将发出电信号；根据接近开关的类型，活塞与缸体的材质可采用绝缘体材质或顺磁性材质。
其电力驱动方法：当量值器给出一个信号时，由电机或电磁铁驱动阀门，使之启、闭状态与量值器的满、空状态相对应。
图4所示为球型阀或旋塞阀，其阀门也可采用现有的任一类型的阀。
实施方式2：
如图1、3、6、7、9、10中所示，该种液、气介质管道输送时的计量系统一机械驱动的双摆杆机构计量装置，由图1、3、6、7、9、10中的液、气管道(1)连通量值器(19)的进口端，并通过计量表(2)连通阀门(8)，阀门另一端连通量值器(19)的出口端；量值器(19)内置有活塞(5)，活塞上固定的活塞杆(9)上套有压缩弹簧(6)，弹簧另一端与弹簧支撑(7)接触；量值器(19)机械驱动信号的提取通过活塞杆(9)顶端连接双摆杆机构(10)，双摆杆机构(10)另一端连接阀门(8)。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，其机械信号的提取则是利用活塞的位移，驱动阀门的开启或关闭是利用量值器中弹簧的回复力与输送介质的压力，即无源驱动，其驱动装置双摆杆机构叙述如下：
双摆杆机构：该机构由两根摆杆，可同轴或不同轴地固定在架体上，摆杆可绕固定轴摆动；将两根摆杆顶端分别串上一根垂直摆杆的轴，并将摆杆按顶端的摆动圆弧相对的位置摆放后，两摆杆顶端用拉伸弹性元件连接；该摆架的任一根摆杆作为主动杆与活塞连接，另一根摆杆则为从动杆驱动阀门的开启或关闭。
所述的液、气介质管道输送时的计量系统，该从动杆具有这样的性质：主动杆转动了一定的角度或移动一定距离后，从动杆将发生突然的转动，对应于活塞的移动来说，就是活塞在某一段行程的两个终端从动杆将发生摆动——驱动阀门的开启或关闭；活塞行程的两个终端对应于量值器的充满或放空状态。
图3所示为“无源驱动”时“启、闭控制系统”的结构图。
图6所示是图5所示转阀的改进型，其目的是为了减小转动力矩。具体方案叙述如下：将定片放置于外壳的台阶孔的小孔端面上，动片与定片密封面接触之力用压缩弹性元件(8.6)实现。弹性元件的作用力应大于该管路中输送介质时最大压力与定片上通孔面积的乘积。在转轴与外壳之间布置一对向心推力轴承件(8.7)，并用止片件(8.8)锁定。台阶孔的小孔深度应大于除压缩弹性元件(8.6)以外该孔内所有零件在该孔中的尺寸之和。
图7为双摆杆机构，P为架体(10.2)中心线与00’连线交点；从动杆(10.4)的稳定位置是A’点和B’点。其工作原理如下：当主动杆(10.3)以轴0’为圆心转动时，主动杆(10.3)的上端A点沿AB弧移动，在AM弧之间，从动杆(10.4)不会移动，当主动杆(10.3)的上端A点过了M点后，从动杆(10.4)上A’点将以0点为轴沿A’B’弧移至B’点处。此时主动杆(10.3)的端点也到了B点。当主动杆(10.3)从B点沿BA弧转动时，在BN弧之间时，从动杆(10.4)也不会转动。弧MN之间的距离对应于量值器空、满时的机械位置信号。从动杆(10.4)的状态不是A’就是B’，称之为数字式摆架。
图9是图6所示转阀与双摆杆机构组合的结构示意图。其中有阀门(8)壳体、定轴(12)、从动杆拉簧立柱(13)、拉伸弹簧(10.1)、主动杆拉簧立柱(14)、主动杆(10.3)，从动杆(10.4)与阀门(8)转轴连接。
图10为主动杆(10.3)的结构示意图，其中有，轴孔(15)、空档孔(16)、立柱固定孔(17)，其尺寸的大小应与转阀的转轴直径及所需转动角度而定。
图11是该种液、气介质管道输送时的计量系统-机械驱动的双摆杆机构的另一种形式的精确计量装置，由图1、3、7、11中的部件构成另一形式。序号同图9所示的结构即为同一零件，主动杆外置，可达到方便驱动该零件的目的。
双摆杆机构(10)也可为移-摆杆机构，即主动杆(10.3)也可采用推、拉杆(10.5)，做直线移动。
图5所示为目前家庭中常用的快关陶瓷芯转阀。其中有，橡胶密封垫(8.1)、外壳(8.2)、陶瓷定片(8.3)、陶瓷动片(8.4)、转轴(8.5)、外壳上的通孔(8.2a)、定片上的通孔(8.3a)、转轴扁状支撑片(8.5a)，该支撑片上的凸起端(8.5b)插入陶瓷动片(8.4)的凹部，以带陶瓷动片(8.4)与转轴(8.5)一同转动。其它如限位90度转动及密封等不再累叙。该类阀的共同点是：旋转90度即可使阀处于完全的开启或关闭状态。
图8中有，拉伸弹簧(10.1)、架体(10.2)，推、拉杆(10.5)，该结构是将主动杆的半径增至无限大的变形与图7的工作原理相同。
图12、图13是转阀与移-摆杆机构组合的结构示意图，分别为主、侧视图。
其中有，转阀阀门(8)壳体，与转阀转轴连接的从动杆(10.4)，拉伸弹簧(10.1)，推、拉杆(10.5)、推、拉杆导向架(18)。
对图9～图13的两种阀门与数字式摆杆的组合，利用活塞杆驱动，活塞的行程应与主动杆或推、拉杆所需行程相匹配；活塞的回复力应大于主动杆或推、拉杆带动从动杆所需的力与活塞与单作用弹簧复位缸内孔的摩擦力之和；活塞面积的大小确定，应根据输送介质管道中的介质最小压力时；面积与压力的乘积大于压簧与主动杆或推、拉杆带动从动杆所需力等之和。
Claims (9)
1. 一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：是在液、气介质管道(1)的计量表(2)的进出口两端并联一个启、闭控制系统(3)；该启、闭控制系统(3)由阀门(8)和量值器(19)组成；量值器贮存介质部分的结构采用液压、气动技术中的“单作用弹簧复位缸”的结构，可以依单作用弹簧复位缸中介质贮量“满”或“空”发出电驱动信号或机械驱动信号；启、闭控制系统(3)的工作方式：当量值器(19)发出满信号时，阀门(8)处于开启状态；当量值器(19)发出空信号时，阀门(8)处于关闭状态；当量值器(19)处于非满或非空的中间状态时，不发信号，阀门(8)保持当前开启或关闭的状态；所谓的量值器(19)的满是指单作用弹簧复位缸内活塞(5)由液、气介质推动，将活塞(5)压缩至止点；所谓空是指单作用弹簧复位缸内活塞(5)在弹簧(6)的回复力之下，将活塞(6)推至另一止点。
2. 根据权利要求1所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：电驱动信号的计量装置，由液、气管道(1)连通量值器(19)的进口端，并通过计量表(2)连通阀门(8)，阀门另一端连通量值器(19)的出口端；量值器(19)内置有活塞(5)，活塞上固定的活塞杆(9)上套有压缩弹簧(6)，弹簧另一端与弹簧支撑(7)接触；量值器(19)电驱动信号的提取方式：在单作用弹簧复位缸的活塞弹簧作用的一侧的管道接两只压力继电器；一只将发出电信号的压力调至为略大于大气压力；另一只将发出电信号的压力调至为略小于液、气介质输送时的最小压力；前一只压力继电器发出的是充满电信号：后面所述的一只压力继电器发出的是放空电信号。
3. 根据权利要求2所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：量值器(19)电驱动信号的提取方式亦可在弹簧与支撑面之间安置一压敏电阻，对应活塞行程的两终端，该压敏电阻的阻值不同，这两个阻值即可作为控制电路的电信号使用。
4. 根据权利要求2所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：量值器(19)电驱动信号的提取方式也可在活塞或活塞杆上安置一个接近开关的触发头金属或磁铁，在活塞行程的两个终端，单作用弹簧复位缸体外面安置两个接近开关，当活塞行至两个终端时，对应处的接近开关将发出电信号。
5. 根据权利要求1所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：机械驱动信号的双摆杆机构计量装置，由液、气管道(1)连通量值器(19)的进口端，并通过计量表(2)连通阀门(8)，阀门另一端连通量值器(19)的出口端；量值器(19)内置有活塞(5)，活塞上固定的活塞杆(9)上套有压缩弹簧(6)，弹簧另一端与弹簧支撑(7)接触；机械驱动信号的提取通过活塞杆(9)顶端连接双摆杆机构(10)，双摆杆机构(10)另一端连接阀门(8)。
6. 根据权利要求5所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：双摆杆机构由两根摆杆，可同轴或不同轴地固定在架体上，摆杆可绕固定轴摆动；将两根摆杆顶端分别串上一根垂直摆杆的轴，并将摆杆按顶端的摆动圆弧相对的位置摆放后，两摆杆顶端用拉伸弹性元件连接；该摆架的任一根摆杆作为主动杆与活塞连接，另一根摆杆则为从动杆驱动阀门的开启或关闭；其从动杆具有主动杆转动了一定的角度或移动一定距离后，从动杆将发生突然的转动，对应于活塞的移动来说，就是活塞在某一段行程的两个终端从动杆将发生摆动——驱动阀门的开启或关闭；活塞行程的两个终端对应于量值器的充满或放空状态。
7. 根据权利要求6所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：双摆杆机构(10)也可为移-摆杆机构是将主动杆采用推、拉杆件做直线移动，其推、拉杆(10.5)结构是将主动杆(10.3)摆的半径增至无限大的变形。
8. 根据权利要求5所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：阀门采用快关陶瓷芯转阀，快关陶瓷芯转阀的定片安置在阀体的台阶孔的台阶上，动片与转轴之间装有弹性元件。
9. 根据权利要求1所述的一种液、气介质管道输送时的计量系统，其特征在于：该系统可作为微泄漏仪器，只需将计量表用一导管取代，并与报警电路连接。
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|---|---|
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