CN102506946B - 机械式抗堵型流量计 - Google Patents

Abstract

机械式抗堵型流量计属于容积、流量、质量流量或液位的测量技术领域，更具体地说，是涉及一种机械式抗堵型流量计结构的改进。本发明的机械式抗堵型流量计具有不易堵塞、寿命高、测量准确性高、成本低、水流动力耗散小的特点。本发明包括两侧具有端面挡圈的壳体，壳体内的进水通道和出水通道分别与壳体内的叶轮腔相通，叶轮腔的上方依次为具有探头孔的上盖和压板，压板上方的压盖通过螺纹同壳体的上部相配合，叶轮腔内的叶轮的上表面对称内嵌有感应片，其结构要点是叶轮腔底部的壳体上设置有下挡块，相应于该下挡块的上盖上设置有上挡块，上挡块与下挡块之间竖直地设置有嵌入叶轮的轴套内的轴；上盖的探头孔外设置有屏蔽罩。

Description

机械式抗堵型流量计

技术领域

本发明属于容积、流量、质量流量或液位的测量技术领域，更具体地说，是涉及一种机械式抗堵型流量计结构的改进。

背景技术

实现供暖分户计量计费是一项利国利民的环保举措。对于用户的热量计量，需要测量进入用户的热水流量和进出水温度；对供暖用户的热量计量采用的仪表为热量表。目前的热量表可分为机械式热量表和超声波热量表；虽然超声波热量表采用的非接触测量，具有测量精度高的优点，但由于超声波热量表的造价昂贵，现在还难于普及。

现行供热计量采用的热量表大多数是机械式热量表；机械式热量表是由测量流量的流量计和测量温度的传感器构成。机械式热量表中的流量计，是模仿水表的测量原理制造的，由叶轮和表体组成，其测量原理为：水流冲击叶片，带动叶轮转动，水流流量越大，冲击叶轮的力矩就越大，叶轮转动的越快；通过采集叶轮的转速就可以确定机械式流量计通过的流量。而机械式流量计主要分为单流束流量计和多流束流量计两种，其存在的主要问题有。

（1）多流束流量计结构复杂，易发生堵塞。

（2）单流束流量计的支撑轴采用半轴结构。通过实验和现场反馈可知，由于轴套和轴的间隙较大，杂质容易进入间隙，造成轴和轴套的磨损或者堵塞间隙，造成流量计的使用寿命较低。也由于轴套和轴的间隙较大，使叶轮的摆动较大，造成测量准确性较差。

（3）叶轮的叶片为奇数、感应片为一片，使叶轮的圆周不平衡性，磨损加剧；因此，测量准确性较差。

（4）单流束流量计进出口流道需要与中心轴具有一定的角度，并且流量计的壳体采用金属材料制造，需要经过二次加工而成，所以加工困难，易使各流量计存有一定差异，造成流量计的装配困难和检测困难。同时，金属的价格较贵、价格波动较大，对流量计的成本控制困难。

（5）表体内部结构未经过优化设计，水流易出现涡流而造成水流动力耗散，水流不畅，测量精度不高，对管网造成较大压力。

专利号为200520103578.6的实用新型专利“冲排式叶轮流量计”以及专利号为200520103577.1的实用新型专利“冲排式叶轮流量计的传感器”对热量表的流量计进行了改进，提出了横轴及对称结构；但通过理论分析及实践发现，“冲排式叶轮流量计”存在如下不足：1.由于采用横轴布置，所以一旦杂质进入轴和轴套的间隙就滞留其中，加快轴和轴套的磨损，降低了流量计的使用寿命。2. 也由于采用横轴布置，因此叶轮不能充分利用水的浮力，造成叶轮轴和轴套的摩擦较大，流量计使用寿命较低。3.轴套和轴的接触部分较长，造成多部位摩擦，导致使用寿命较低。4.无肋板等调节结构，水流稳定性较差、准确性较低。

发明内容

本发明就是针对上述问题，克服现有技术存在的不足，提供一种机械式抗堵型流量计；该机械式抗堵型流量计有效地改进了现有技术中，流量计易堵塞、寿命低、测量准确性差、成本高、水流动力耗散大的缺点。

为达到本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括两侧具有端面挡圈的壳体，壳体内的进水通道和出水通道分别与壳体内的叶轮腔相通，叶轮腔的上方依次为具有探头孔的上盖和压板，压板上方的压盖通过螺纹同壳体的上部相配合，叶轮腔内的叶轮的上表面对称内嵌有感应片，其结构要点是叶轮腔底部的壳体上设置有下挡块，相应于该下挡块的上盖上设置有上挡块，上挡块与下挡块之间竖直地设置有嵌入叶轮的轴套内的轴；上盖的探头孔外设置有屏蔽罩。本发明采用了整轴结构，较现有的半轴结构不易堵塞。

作为本发明的一种改进，轴、轴套、上挡块及下挡块采用工程陶瓷加工而成，壳体、叶轮、上盖、压板及压盖采用工程塑料注塑而成；因此，采用工程陶瓷减小了部件间的摩擦，大大提高了使用寿命；并且，采用工程塑料注塑降低了流量计的加工难度及成本。

作为本发明的另一种改进，壳体内的进水通道和出水通道相应于叶轮腔对称设置，且分别与中轴线成α角，α角的最佳角度为15 o；最佳的α角度与叶轮腔的直径和叶轮的直径有关，为了充分利用进水流量来冲击叶轮，减小水流动力耗散，增大叶轮的转速，提高测量的准确性；因此，进水通道和出水通道的外侧边缘分别与叶轮的转动直径相切。为了防止通过流量计壳体内的水不能被充分利用来冲击叶轮，叶轮腔的直径和叶轮的直径不能相差过大，以叶轮转动时的直径与叶轮腔不发生干涉为准，叶轮腔和叶轮的直径相差可为2mm。

作为本发明的另一种改进，端面挡圈为圆环形，端面挡圈内环的半径与壳体进水通道、出水通道的口径半径相同，外环的半径略大于内环半径，满足强度要求即可；端面挡圈与壳体为一体成型。将本发明的流量计和管路连接的时候，在流量计的端面会安放密封圈，通过流量计的端面和管路端面的挤压使密封圈变形达到密封的目的；若密封圈变形过大，阻挡了部分的进水通道，会导致进水水流波动较大，影响测量的准确性；而端面挡圈防止密封圈的变形，保证了进水水流的稳定。

作为本发明的另一种改进，压盖为内螺纹，相应的壳体上部为外螺纹；当水流通过腔体时，由于压力的增加腔体出现膨胀的现象。外螺纹可以防止由于腔体的膨胀而造成的螺纹松动。

作为本发明的一种优选方案，叶轮腔内的壳体底部上设置有带有弧面的下肋板，相应于该下肋板的上盖底面上设置有带有弧面的上肋板，上肋板和下肋板与叶轮腔的中轴线均成30°。当叶轮上下面的微动力水流在叶轮腔中旋转通过上肋板和下肋板的时候，其弧面对微动力水流有驱动作用，改变微动力水流的流动方向和增加动力值，加大对叶轮的冲击。因此，上肋板和下肋板可增加叶轮腔中冲击叶轮的水流的利用率，减小水流动力耗散。

作为本发明的另一种优选方案，叶轮的叶片数为偶数，叶轮的上表面对称内嵌两片扇形的感应片。所以，叶轮的结构为全对称结构，叶轮轴和轴套的配合间隙小，感应片对称布置于叶轮上表面上，增加了叶轮转动的平稳性，减小了各部分摩擦，增加了流量计的使用寿命和测量的准确性。

作为本发明的另一种优选方案，上盖上具有对称的两个圆形的探头孔，两个探头孔的外边缘具有圆形的屏蔽罩槽，用于安装屏蔽罩。屏蔽罩可对流量计外部信号进行屏蔽，增加测量的准确性。

作为本发明的另一种优选方案，在上盖和壳体的结合处设有第一密封槽，在压板和压盖的结合处设有第二密封槽；采用双密封结构，进一步增加了流量计的密封性。

本发明的有益效果：本发明的机械式抗堵型流量计具有不易堵塞、寿命高、测量准确性高、成本低、水流动力耗散小的特性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是壳体的剖视图。

图4是上肋板或下肋板的截面图。

图5是叶轮的结构示意图。

图6-1是上盖的仰视图。

图6-2是上盖的俯视图。

图7是屏蔽罩的结构示意图。

图8是压板的结构示意图。

图9-1是压盖的结构示意图。

图9-2是图9-1的剖视图。

图10是端面装配图。

图11是壳体进出水通道的截面图。

其中，1为端面挡圈、2为壳体、3为下肋板、4为下挡块、5为叶轮、6为叶轮腔、7为出水通道、8为轴套、9为第一密封槽、10为上盖、11为压盖、12为上挡块、13为轴、14为第二密封槽、15为压板、16为上肋板、17为外螺纹、18为进水通道、19为定位孔、20为感应片、21为定位销、22为探头孔、23为屏蔽罩槽、24为屏蔽罩、25为内螺纹、26为端面密封圈、27为连接管道、28为进水通道外侧边缘、29为出水通道外侧边缘、30为叶轮的转动直径。

具体实施方式

如图1、图2、图3，图6-1，图8，图9-1，图9-2所示，本发明包括壳体2、上挡块12、下挡块4、叶轮5、轴套8、上盖10、压盖11、压板15、轴13、第一密封槽9及第二密封槽14。上挡块12、下挡块4分别内嵌于上盖10和壳体2中，轴套8内嵌于叶轮5中，压盖11通过内螺纹25和壳体2的外螺纹17连接，由于压盖11的螺纹拧紧，压盖11的下表面挤压压板15，使压板15挤压上盖10，上盖10的定位销21和壳体2的定位孔19配合，使得上盖10和壳体2配合，形成叶轮腔6；叶轮5通过轴13和上挡块12、下挡块4限位于叶轮腔6内。

本发明的轴13、轴套8、上挡块12和下挡块4均采用工程陶瓷加工而成，壳体2、叶轮5、上盖10、压板15及压盖11采用工程塑料注塑而成。

如图1、图10所示，壳体2的两端具有端面挡圈1，端面挡圈1为圆环形，其内环的半径与壳体2的进水通道18和出水通道7的口径半径相同，外环的半径略大于内环半径，厚度为2mm。端面挡圈1与壳体2一体注塑成型。

如图2、图11所示，壳体2内的进水通道18和出水通道7相应于叶轮腔6对称设置，进水通道18与出水通道7呈V形，且分别与中轴线成α角度；中轴线为进水通道18和出水通道7的通道口中心之间的连线。通过分析和实践，最佳的α角度与叶轮腔6的直径和叶轮5的直径有关，α角度可为15o。进水通道外侧边缘28和出水通道外侧边缘29分别与叶轮的转动直径30相切，叶轮腔6的直径和叶轮5的直径不能相差过大，叶轮腔6和叶轮5的直径相差为2mm。

如图1、图2、图4所示，叶轮腔6内的上肋板16竖直地固定在上盖10底面、位于上盖10底面的外缘，上肋板16正下方的下肋板3竖直地固定在壳体2的底部、位于壳体2底部的外缘，上肋板16和下肋板3在竖直方向上与叶轮腔6的中轴线均成30°。上肋板16和下肋板3与叶轮5的上下边的间隙为1mm。上肋板16、下肋板3的截面的弧形边为两个四分之一相同半径的圆弧连接而成，圆弧的半径为2mm。

如图5所示，叶轮5顶部的感应片20为两片，对称内嵌于叶轮5上。感应片20的上下为圆弧，两侧边为直线的扇形直板，呈扇形。

如图6-2，图7所示，上盖8上具有对称的两个圆形盲孔探头孔22，探头孔22的外边缘具有圆形的屏蔽罩槽23，用于安装屏蔽罩24；屏蔽罩24为顶端中心有圆孔、底部开口的圆柱形壳体，采用金属拉丝而成。

如图1所示，本发明的流量计还具有双密结构。上盖10和壳体2的结合处设有第一密封槽9，压板15和压盖11的结合处设有第二密封槽14。

将本发明的流量计的进水通道18接入进入用户的连接管道27上，出水通道7与用户连接，水从进水通道18进入到壳体2内的叶轮腔6，冲击叶轮腔6内的叶轮5，由于叶轮5带有感应片20，因此通过感应片20与探头的配合，测量出叶轮5的转数，就可以测量通过用户的水流量。

以下为本发明的流量计与现有流量计（半轴结构）流量监测对比的实验数据。

现有流量计（半轴结构）流量监测的实验数据。

上表为本发明的流量计流量监测的实验数据。

Claims (9)

1. 机械式抗堵型流量计，包括两侧具有端面挡圈（1）的壳体（2），壳体（2）内的进水通道（18）和出水通道（7）分别与壳体（2）内的叶轮腔（6）相通，叶轮腔（6）的上方依次为具有探头孔（22）的上盖（10）和压板（15），压板（15）上方的压盖（11）通过螺纹同壳体（2）的上部相配合，叶轮腔（6）内的叶轮（5）的上表面对称内嵌有感应片（20），其特征在于：

叶轮腔（6）底部的壳体（2）上设置有下挡块（4），相应于该下挡块（4）的上盖（10）上设置有上挡块（12），上挡块（12）与下挡块（4）之间竖直地设置有嵌入叶轮（5）的轴套（8）内的轴（13）；上盖（10）的探头孔（22）外设置有屏蔽罩（24）；

叶轮腔（6）内的壳体（2）底部上设置有带有弧面的下肋板（3），相应于该下肋板（3）的上盖（10）底面上设置有带有弧面的上肋板（16）。

2.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于压盖（11）为内螺纹（25），相应的壳体（2）上部为外螺纹（17）。

3.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于上肋板（16）和下肋板（3）与叶轮腔（6）的中轴线均成30°。

4.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于叶轮（5）的叶片数为偶数，叶轮（5）的上表面对称内嵌两片扇形的感应片（20）。

5.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于在上盖（10）和壳体（2）的结合处设有第一密封槽（9），在压板（15）和压盖（11）的结合处设有第二密封槽（14）。

6.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于壳体（2）内的进水通道（18）和出水通道（7）相应于叶轮腔（6）对称设置，且分别与中轴线成α角。

7.根据权利要求7所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于α角为15 o。

8.根据权利要求1所述的机械式抗堵型流量计，其特征在于进水通道（18）的外侧边缘（28）和出水通道（7）的外侧边缘（29）分别与叶轮的转动直径（30）相切。

9.根据权利要求1-8所述的任一种机械式抗堵型流量计，其特征在于轴（13）、轴套（8）、上挡块（12）及下挡块（4）采用工程陶瓷加工而成；壳体（2）、叶轮（5）、上盖（10）、压板（15）及压盖（11）采用工程塑料注塑而成。

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