CN102435233A - 垂直螺翼式水计量装置 - Google Patents

Abstract

一种垂直螺翼式水计量装置，包括壳体，位于壳体两侧部位水平设置的进水通道和出水通道，设置于进水通道和出水通道之间的腔体，所述腔体内垂直设置并且中间部分与腔体的内侧壁密封连接的计量组件，所述进水通道连通至所述计量组件的下部，所述出水通道连通至所述计量组件的上部，所述计量组件包括从下向上依次前后设置的滤水网、下导流器、翼轮以及上导流器；所述计量组件还包括一靠近腔体的内侧壁的边侧减压通道以及一调整器，所述调整器调整所述边侧减压通道的大小，进而调整计量组件实际测量的水流的体积。该垂直螺翼式水计量装置通过边侧减压通道以及调整器可以调整水计量装置测量的实际体积，可以提高测量精度，并且安装维修均非常方便。

Description

垂直螺翼式水计量装置

技术领域

本发明涉及一种水计量装置，特别是涉及一种垂直螺翼式水计量装置。

背景技术

在水资源日益紧缺、对用水量计量要求越来越高的当今时代，水计量装置越发重要。水计量装置是一种计量用户使用的水的数量的计量器，主要用于自来水供水行业及各类用水单位对流经大口径管网系统自来水累计流量的计量，对于供水、用水单位监测水系统运转、防止水损、合理调配使用水资源进行成本核算等方面起到重要的作用。发展至今大口径水计量装置已经有很多种类，比如基于电磁原理的电磁流量计，基于超声波原理的超声波流量计，以及大口径螺翼水表。

其中电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。电磁流量计有一系列优良特性，可以解决其它流量计不易应用的问题，如脏污流、腐蚀流的测量。70、80年代电磁流量计在技术上有重大突破，使它成为应用广泛的一类流量计，在流量仪表中其使用量不断上升。其优点为：1、测量通道是光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等；2、不产生流量检测所造成的压力损失，节能效果好；3、所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；4、能测的流量范围大，口径范围宽；5、可应用腐蚀性流体的测量。但是该电磁流量计也存在不少缺点，例如：1、不能测量电导率很低的液体，如石油制品；2、不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体；3、不能用于较高温度；4、价格很高。

超声流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理，超声流量计可分为传播时间法，包括直接时差法、时差法、相位差法和频差法，波束偏移法，多普勒法，互相关法，空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的一类流量计之一。其优点为：1、可做非接触式测量；2、为无流动阻挠测量，无压力损失；3、可测量非导电性液体，对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。其缺点为：1、其中传播时间法只能用于清洁液体和气体，而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；2、多普勒法测量精度不高；3、价格偏高。

大口径螺翼式水表利用水流冲击翼轮旋转，在一定的流量范围内翼轮转数与水流量成正比的原理来测量水流的体积。其优点为：1、安装使用方便，螺翼式水表维修时只需更换机芯既可。2、流通能力大、压力损失小；3、结构紧凑，使用寿命长。其缺点为：1、计量精度低于流量计；2、表前需要直管段。而且目前国内外的基于螺旋原理的大口径水表在计量等级上均无法跟电磁以及超声流量计相比，而流量计的价格又是居高不下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种计量精度高、成本低、并且安装维修方便地垂直螺翼式水计量装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种垂直螺翼式水计量装置，包括壳体，位于壳体两侧部位水平设置的进水通道和出水通道，设置于进水通道和出水通道之间的腔体，所述腔体内垂直设置并且中间部分与腔体的内侧壁密封连接的计量组件，所述进水通道连通至所述计量组件的下部，所述出水通道连通至所述计量组件的上部，其特征在于：

所述计量组件包括从下向上依次前后设置的滤水网、下导流器、翼轮以及上导流器；所述计量组件还包括一调整器和一靠近腔体的内侧壁的边侧减压通道，所述调整器调整所述边侧减压通道的大小，进而调整计量组件实际测量的水流的体积。该垂直螺翼式水计量装置通过边侧减压通道以及调整器可以调整水计量装置测量的实际体积，可以提高测量精度，并且安装维修均非常方便。

优选地，所述调整器为圆环状部件，并且与所述法兰面大小相对应置于所述法兰面上，所述调整器上设有与所述弧形缺口对应设置的弧形通孔；

所述下导流器位于所述滤网内，并且其顶部具有一圈向外突出的凸圈，该凸圈与调整器以及滤水网的法兰面相匹配，并且该凸圈位于调整器上，该凸圈上也具有均匀分布的弧形开口，该弧形开口与滤水网上的弧形缺口相匹配并且对准设置，所述弧形缺口与弧形开口即形成所述边侧减压通道，所述调整器在所述滤水网的法兰面与下导流器的凸圈之间水平旋转以调整所述弧形缺口和下导流器上弧形开口的大小。

为了提高该水计量装置的测量精度，所述翼轮在下导流器和上导流器之间绕其中心轴无摩擦地随着水流悬空旋转。

优选地，所述翼轮的前部中心为一半球形圆头，该半球形圆头的中心为一安装孔，所述翼轮的后部为一与其中心轴位置一直的插杆，所述下导流器的后方中心固定有一安装轴插入至所述安装孔中，并且该安装轴与安装孔之间具有间隙，所述插杆插入至所述上导流器的中心插孔中，并且所述插杆与所述中心插孔之间具有间隙。

为了形成雷诺效应，使翼轮能够随着水流稳定在中心轴位置并且更好地导流测量的水流，所述下导流器包括内侧筒形面，以及内侧筒形面外侧的内侧环形面和外侧环形面，并且该下导流器的前方中心为一独立的圆球，圆球的后方即内侧筒形面的前方中心为一圆孔，并且该内侧筒形面从该圆孔开始向后逐渐增大形成一用于容置翼轮的空腔。

为了使下导流器能够更加平稳地导流水流，所述下导流器包括在下导流器的中心轴和外侧环形面之间呈散射状均匀分布的短整流筋和长整流筋，所述短整流筋和长整流筋均沿导流器的周面均匀分布并且个数相同一一对应，所述对应的长整流筋和短整流筋之间具有夹角，所述长整流筋总个数中的部分连接至所述圆球。

优选地，所述夹角为8度。

为了增加翼轮的强度，所述圆头的侧面具有围绕该圆头均匀分布并且旋转向外侧延伸的多片叶片，该翼轮还具有一圈间隔围绕圆头周围的加强筋，该加强筋将叶片分割成内侧即靠近圆头侧短于外侧的形状。

优选地，所述滤水网的法兰面的下方与腔体内表面之间还具有一圈密封圈。

为了便于使用者实时监测并且随时调整水压，所述壳体的外侧还设有一水压传感器。

与现有技术相比，本发明的优点在于本发明的螺翼式水计量装置通过边侧减压通道以及调整器可以调整水计量装置测量的实际体积，而且采用水流平衡原理使翼轮能够悬空旋转，减小了传动摩擦力，大大提高了计量精度，并且该水计量装置前不必安装直管道，在使用寿命及可靠性方面优于以电磁流量计为首的各种流量计，成本低，安装、使用、维修跟普通水表一样方便。

附图说明

图1为本发明的垂直螺翼式水计量装置的示意图。

图2为本发明的水计量装置中的下导流器的立体示意图，图2a为正面示意图，图2b为背面示意图。

图3为本发明的水计量装置的剖视图。

图4为本发明的水计量装置的计量组件的部件分解图。

图5为本发明水计量装置的翼轮的立体示意图，图5a为正面示意图，图5b为背面示意图。

图6为本发明水计量装置的下导流器与调整器相互配合的示意图，图6a为开口最大状态，图6b为开口较小的状态。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

该垂直螺翼式水计量装置，如图1-6所示，包括壳体100，位于壳体100两侧部位水平设置的进水通道80和出水通道90，所述进水通道80和出水通道90之间具有一腔体用于容置计量组件，计量组件在腔体内垂直设置并且中间部分与腔体的内侧壁密封连接。进水通道80和出水通道90分别位于计量组件的两侧，并且进水通道80连通至腔体的下部，即计量组件的下部，出水通道90连通至腔体的上部，即计量组件的上部，水流即从所述进水通道80流至计量组件的下部，然后通过计量组件后从计量组件的上部流至出水通道90，进而流出该计量装置。壳体100的顶部通过一隔水板102隔开一法兰罩101，法兰罩101与隔水板102之间的空间容置计数装置104，法兰罩101的顶部具有一罩体103将计数装置104封闭在壳体100的顶部。

如图3、4所示，该计量组件包括从下至上依次设置的密封圈5、滤水网4、调整器3、下导流器1、翼轮2以及上导流器6。以下描述中，以水从计量组件中流经的方向为前后方向，水从计量组件的下方流向上方然后从出水通道90流出，即以下方为前方，上方为后方，即以水流的流动方向来规定描述各个部件的前后顺序。

从进水通道80流入的水先经过滤水网4，滤水网4为一圆形杯状体，其横截面为圆形，滤水网4上具有多个过滤水用的小孔41，该滤水网4的顶部开口处具有一圈向外突出的法兰面42，并且法兰面42上具有多个均匀分布的弧形缺口43。密封圈5位于滤水网4的法兰面42的下方与腔体的内表面之间，用于更好地密封该计量组件和腔体的内表面。使得水只能经过滤水网4进入到下导流器1中

该法兰面42上放置有一调整器3，该调整器3为一圆环形部件，该调整器3与法兰面42相匹配，并且也具有与弧形缺口43相匹配的调整器3的弧形通孔31，该调整器3的上方设有下导流器1，该下导流器1位于所述滤网4内，并且顶部也具有一圈向外突出的凸圈11，该凸圈11与调整器3以及滤水网4的法兰面42相匹配并且位于调整器3上。该凸圈11上也具有均匀分布的弧形开口12，该弧形开口12与滤水网4上的弧形缺口43相匹配并且对准，调整器3可以在凸圈11和滤水网4的法兰面42之间水平旋转，由于调整器3、滤水网4的顶部的法兰面42以及下导流器1的顶部和上导流器6的底部相连接的部位密封固定在壳体100的腔体内，水流从进水通道80通过滤水网4以及下导流器1和上导流器6然后进入到出水管道90，上导流器6和下导流器1之间的翼轮2用于测量水的流速。如图6a、6b所示，图6a中调整器3的弧形通孔31正好对准下导流器1上的弧形缺口43，图6b中调整器3上的弧形通孔31转过一定角度使得下导流器1上的弧形缺口43只露出部分。因此调整器3可以在下导流器1和滤水网4之间旋转，可以调整弧形开口12和弧形缺口43的大小，使得水可以部分从下导流器1的弧形开口12和滤水网4的弧形缺口43中流出。通过调整器3可以调整该计量组件实际测量的水流的体积，防止因为水压过大而影响测量的精度。比如水压大时，就可以调整调整器3使部分水从下导流器1的弧形开口12和滤网的弧形缺口43中流过，水压小时，可关闭该弧形开口12和弧形缺口43。也即是说，该弧形缺口43和弧形开口12形成一靠近腔体内侧壁的计量装置的边侧减压通道，该位于滤水网与下导流器1之间的调整器3可以调整该边侧减压通道的大小，进而使得该计量组件实际测量的水流的体积进行调整，进而减小了水压的影响，提高了水表的测量精度。进一步地，可以在该壳体100的外侧设置一压力传感器7，用于使用者实时监测该水计量装置的水压，进而可以使使用者在需要时调整调整器3进而调整水压。

该下导流器1的上方覆盖固定上导流器6，上、下导流器之间形成一空腔容置有一翼轮2。所述翼轮2在上、下导流器之间绕其中心轴无其他摩擦地随着水流悬空旋转。也即是该翼轮2与其中心轴在旋转时没有受其他部件所带来的摩擦力，仅仅由水作用，翼轮2虽然具有贯穿翼轮2的中心轴，并且该中心轴的前后两端均插入在上、下导流器内以固定该翼轮2的位置，但是翼轮2的中心轴与上、下导流器之间均具有间隙，在水流作用下，由于水流平衡远离，能够将翼轮2稳定在上下导流器的中心轴位置并且随着水流快速旋转。如图2a、2b所示，该下导流器1包括内侧筒形面17，以及内侧筒形面17外侧的内侧环形面15和外侧环形面16，并且该下导流器1的前方中心为一独立的圆球13，圆球13的后方，即内侧筒形面17的前方中心为一圆孔14，该内侧筒形面17从该圆孔14开始向后逐渐增大形成一用于容置翼轮2的空腔。该圆球13的中心后方插入有一安装轴18，即该安装轴18位于所述下导流器1的后方中心处，该安装轴18插入至翼轮2前部的安装孔22处，并且安装轴18与翼轮2之间具有间隙，使得该翼轮2在水流的作用下旋转时翼轮2与安装轴18之间没有接触，进而没有摩擦力。

如图2所示，该下导流器1还具有与水流方向大致平行、在下导流器1的中心轴和外侧环形面16之间呈散射状均匀分布的整流筋。该整流筋分为较短的整流筋182和较长的整流筋181，并且短整流筋182和长整流筋181均沿导流器6的周面均匀分布，短整流筋182与长整流筋181的个数相同并且一一对应，每片整流筋的平面大致平行于水流平面，并且每个对应的短整流筋182与长整流筋181之间具有夹角为8度。优选地，如图2a、2b所示，所述的长整流筋181和短整流筋182均为6片，长整流筋181从下导流器1的中心轴延伸至内侧环形面15，短整流筋182从下导流器1的内侧筒形面17的外表面延伸至外侧环形面16，并且长整流筋181中的其中均匀分布的三片连接固定至下导流器1前方的圆球13。通过这样设置的整流筋能够更好地整流，使水流平稳地导至翼轮2。下导流器1的凸圈11还上具有螺纹孔，用于与上导流器6进行安装固定。

如图5a、5b所示，该翼轮2的前部为一半球形圆头21，该半球形的圆头21的中心为安装孔22。圆头21的侧面具有围绕该圆头均匀分布并且旋转向外侧延伸的多片叶片23，该翼轮2还具有一圈间隔围绕圆头21周围的加强筋24，该加强筋24将叶片23分割成外侧长、内侧靠近圆头21的位置短的形状，不但加强了叶片23的强度，防止叶片23在水流过急时产生损坏，同时将叶片23分割成外侧长内侧短是为了具有更好的力矩使水流带动翼轮2的旋转。翼轮2的圆头21的中心的安装孔22与翼轮2的中心轴一致，翼轮2的后方也具有与翼轮2的中心轴位置一致的插杆25，上导流器6的中心也具有一与其中心轴位置一致的中心插孔61，该插杆25插入至上导流器6的中心插孔61中，并且该插杆25与下导流器6的中心插孔61之间也具有间隙，使得翼轮2在水流作用下旋转时与下导流器6之间也没有接触，进而做到无摩擦地悬空旋转。翼轮2采用高强度低密度的工程塑料，并且叶片23和加强筋24的设计也使翼轮2的强度大大增加，增加流量计的使用寿命。所述插杆25的尾部连接至计数装置104，将翼轮2的旋转速度传递至计数装置进行水流量的计算。并且本领域技术人员可以知晓，并不一定要采用本发明的插杆25、以及翼轮2的安装孔22和安装轴18的形式来形成该翼轮2的中心轴，也可以形成其他形式的翼轮2的中心轴，只要该翼轮2与中心轴在旋转时能够与其前后位置限定的部件之间具有间隙，不会产生摩擦即可实现本发明的高精度测量。

水流从进水通道80流入壳体1内先经过滤水网4过滤后，作用至下导流器1的圆球13后流经圆球13后方的圆孔14，该圆孔14后侧逐渐增大形成一空腔，因此水冲击圆球13后经过下导流器1的圆孔14，在圆孔14处形成喷嘴，水在靠近下导流器1的空腔壁处的流速为零，空腔中间流速最高，翼轮2的前方为一圆头21，因此就产生一种雷诺现象，圆头21就好像被水流怀抱而吸住，使圆头21能够因为水平衡效应稳定在左右方向的中心的轴心线上，并且会随着水流的大小在下导流器1的安装轴18与上导流器6的中心插孔61之间上下移动。因为翼轮2与连接下导流器1的安装轴18和上导流器6上的中心插孔61之间均具有空隙，翼轮2在水流的作用下稳定在上、下导流器的中心轴上，并且安装孔22和下导流器1上的安装轴18之间、插杆25与上导流器6上的中心插孔61之间均具有间隙，不会直接接触，翼轮2的中心轴的前后两端轴向径向上均没有接触产生的摩擦力，翼轮2可以完全在水流的作用下上下移动并且无摩擦地旋转，随着水流量的大小，翼轮2旋转速度越快，流量小其旋转速度慢，因此提高了该螺翼式流量计的测量精度，也加长了该类型水流量计的使用寿命。下导流器1外侧具有两圈不同的整流筋，使整流后的水流更加平稳地作用在翼轮2的叶片23上。并且下导流器1的前方采用圆球13而不采用其他形式的部件是因为圆球13能够对水流进行更好地聚拢整流作用，更加有利于圆孔14处形成雷诺效应。当然本领域技术人员也应该了解到，只要采用水流平衡的原理，能使翼轮2在下导流器1与上导流器6之间能够无摩擦地随着水流悬空旋转，就相应的可以提高该螺翼水表的计量精度，并不一定要采用上述结构的上下导流器，上述的实施例只是本发明的优选方案，只要符合上述原理的实施方案均应当在本发明的保护范围内。

目前国内大口径螺翼式水表的计量范围基本在R50(参照GB/T778-2007)，而最磁流量计一般都在R250以上，但本发明使用水力平衡原理的垂直螺翼可拆式流量计可以达到R500。与现有技术相比，本发明的优点在于：1、与传统的螺翼式水表比较，本发明减少了因蜗杆蜗轮传动而带来动能损失，大大提高了本水计量装置的计量精度，并且装置前不再必须安装直管道，2、在使用寿命及可靠性方面优于以电磁流量计为首的各种流量计；3、安装、使用、维修跟普通水表一样方便。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直螺翼式水计量装置，包括壳体(100)，位于壳体(100)两侧部位水平设置的进水通道(80)和出水通道(90)，设置于进水通道(80)和出水通道(90)之间的腔体，所述腔体内垂直设置并且中间部分与腔体的内侧壁密封连接的计量组件，所述进水通道(80)连通至所述计量组件的下部，所述出水通道(90)连通至所述计量组件的上部，其特征在于：

所述计量组件包括从下向上依次前后设置的滤水网(4)、下导流器(1)、翼轮(2)以及上导流器(6)；所述计量组件还包括一调整器(3)和一靠近腔体的内侧壁的边侧减压通道，所述调整器(3)调整所述边侧减压通道的大小，进而调整计量组件实际测量的水流的体积。

2.如权利要求1所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述滤水网(4)为一圆形杯状体，顶部开口处具有一圈向外突出的法兰面(41)，所述法兰面(42)上具有沿法兰面均匀分布弧形缺口(43)；

所述调整器(3)为圆环状部件，并且与所述法兰面(42)大小相对应置于所述法兰面(42)上，所述调整器(3)上设有与所述弧形缺口(43)对应设置的弧形通孔(31)；

所述下导流器(1)位于所述滤网(4)内，并且其顶部具有一圈向外突出的凸圈(11)，该凸圈(11)与调整器(3)以及滤水网(4)的法兰面(42)相匹配，并且该凸圈(11)位于调整器(3)上，该凸圈11上也具有均匀分布的弧形开口(12)，该弧形开口(12)与滤水网(4)上的弧形缺口(43)相匹配并且对准设置，所述弧形缺口(43)与弧形开口(12)即形成所述边侧减压通道，所述调整器(3)在所述滤水网(4)的法兰面(42)与下导流器(1)的凸圈(11)之间水平旋转以调整所述弧形缺口(43)和下导流器(1)上弧形开口(12)的大小。

3.如权利要求2所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述翼轮(2)在下导流器(1)和上导流器(6)之间绕其中心轴无摩擦地随着水流悬空旋转。

4.如权利要求3所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述翼轮(2)的前部中心为一半球形圆头(21)，该半球形圆头(21)的中心为一安装孔(22)，所述翼轮(2)的后部为一与其中心轴位置一直的插杆(25)，所述下导流器(1)的后方中心固定有一安装轴(18)插入至所述安装孔(22)中，并且该安装轴(18)与安装孔(22)之间具有间隙，所述插杆(25)插入至所述上导流器(6)的中心插孔(61)中，并且所述插杆(25)与所述中心插孔(61)之间具有间隙。

5.如权利要求1-4任一项所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述下导流器(1)包括内侧筒形面(17)，以及内侧筒形面(17)外侧的内侧环形面(15)和外侧环形面(16)，并且该下导流器(1)的前方中心为一独立的圆球(13)，圆球(13)的后方即内侧筒形面(17)的前方中心为一圆孔(14)，并且该内侧筒形面(17)从该圆孔(14)开始向后逐渐增大形成一用于容置翼轮(2)的空腔。

6.如权利要求5所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述下导流器(1)包括在下导流器(1)的中心轴和外侧环形面(16)之间呈散射状均匀分布的短整流筋(182)和长整流筋(181)，所述短整流筋(182)和长整流筋(181)均沿导流器(6)的周面均匀分布并且个数相同一一对应，所述对应的长整流筋(181)和短整流筋(182)之间具有夹角，所述长整流筋(181)总个数中的部分连接至所述圆球(13)。

7.如权利要求6所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述夹角为8度。

8.如权利要求4所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述圆头(21)的侧面具有围绕该圆头(21)均匀分布并且旋转向外侧延伸的多片叶片(23)，该翼轮(2)还具有一圈间隔围绕圆头(21)周围的加强筋(24)，该加强筋(24)将叶片(23)分割成内侧即靠近圆头(21)侧短于外侧的形状。

9.如权利要求2-4、6或7任一项所述垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述滤水网(4)的法兰面(42)的下方与腔体内表面之间还具有一圈密封圈(5)。

10.如权利要求1所述的垂直螺翼式水计量装置，其特征在于：所述壳体(100)的外侧还设有一水压传感器(7)。

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