CN102971611A - 活塞校准器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞校准器，不会对测量活塞施加超过必要限度的载荷，使测量活塞在测量缸内顺畅地移动，并且形成简单的结构，能够削减部件数量。活塞校准器（1）具备：形成有上游端（3）和下游端（4）的测量缸（2）；与测量缸（2）的下游端侧连结的液压缸（12）；测量活塞（9），在测量时借助从上游端（3）流入的流体，在测量缸（2）内从上游侧朝向下游侧移动预定距离而排出基准体积的流体；以及能够移动地收纳于液压缸（12）的活塞杆（13）。测量活塞（9）和活塞杆（13）是分体构成的，在使测量活塞（9）向上游侧的预定的测量准备位置返回时，活塞杆（13）使测量活塞（9）从下游侧向上游侧移动，将测量活塞（9）固定于预定的测量准备位置，然后仅使活塞杆（13）收纳于液压缸（12）内。

Description

活塞校准器

技术领域

本发明涉及活塞校准器，更详细地说，涉及用于校准流量计的精度的基准体积小的活塞校准器。

背景技术

所说的用于校准流量计的校准装置是这样的装置：为了新制作的流量计或使用中的流量计相对于由于温度、压力等外部原因或可动部磨损等内部原因等引起的特性的变化以能够信赖的精度使用，而定期地或在任意的时机进行特性试验。若大致区分，则利用在固定试验装置上夹装被试验流量计来进行试验的校正器、和在流体系统内夹装流量计来任意地进行试验的校准器方式的流量计试验装置，进行该特性试验。

校准器方式能够在线进行流量计的特性试验，能够根据需要进行任意的特性试验，因此，大多用于特别容易受到配管影响的推测型的流量计例如涡轮流量计的试验。校准器是这样的装置：活塞等移动体与流体同步地在截面恒定的管体内移动，将因该移动体在预定区间移动而排出的流体作为基准体积。

在校准器方式的流量计的特性试验中，通过检测校准器所规定的基准体积的流体流通时的流量计的读数、即从流量计发出的流量脉冲数，来计算每单位体积发出的流量脉冲数（流量系数）、即所谓的K系数。并且根据需要，在多个被测流量中基于流量系数求出连续的流量特性曲线。

为了以高分辨率求出流量系数，每基准体积发出的流量脉冲数需要为预定数以上，例如在基准体积大的大型的固定型的校准器的情况下，规定为10,000脉冲以上。与此相对，若减小基准体积，则无法发出规定数以上的流量脉冲，但能够根据因活塞等移动体移动而排出的流体的基准体积、与在此期间从流量计发出的发送脉冲（时间）的关系来求出流量系数。因此，即便在流量脉冲数小的情况下，也能够应用小型的校准器（小容量校准器）。

在上述小容量校准器（以下称为SVP）中，已知有移动体使用活塞的活塞校准器。该活塞校准器具有基本上与被试验流量计串联连接的截面恒定的测量缸，在该测量缸内移动的活塞在移动了一定距离时，对输出的流体的体积和流量计的读数进行比较。流体的体积实际上根据活塞的移动量求出。在校准中，通常将多次的试验结果平均，根据平均值计算流量系数（K系数）。因此，针对各观测流量，测量缸内的活塞往复移动试验次数。

在测量缸内使活塞在规定区间移动，完成测量，然后为了使活塞再次返回到原来的位置，而经由活塞杆利用使用液压或气压的致动器克服流体的流动地进行驱动，但在此期间用于使流体流通的流路存在利用测量缸自身的情况和利用与测量缸并列且单独设置的旁通流路的情况。在测量缸中流通的情况下，在利用致动器返回的活塞内具有阀功能，在测量时闭阀并且在返回时开阀。将该方式称为内阀方式。并且，在旁通流路中流通的情况下，在旁通流路内设置旁通阀，在测量时闭阀并且在返回时开阀。将该方式称为外阀方式。

作为这种SVP，例如已知有专利文献1中记载的SVP。该SVP构成为，为了形成基准体积，而在固定于测量活塞的活塞杆上作标记，并利用检测开关检测该标记位置。因此，在活塞杆的殷钢材（低热膨胀率的合金）切出槽，或对殷钢材整体实施陶瓷涂层等加工。并且，在使该测量活塞向上游侧的预定位置返回（复位）时，对固定于测量活塞的活塞杆的端面施加液压，从而使活塞杆向上游侧移动。并且构成为，在切换流路时使用另行设计的滑阀（活塞阀）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2796207号说明书。

然而，上述专利文献1中记载的SVP是这样的结构：在测量活塞在旋转的方向上受到压力的情况等下，活塞杆一体地固定于测量活塞，因此存在这样的问题：活塞杆成为阻力而妨碍旋转，从而对测量活塞施加载荷。进而，当对该测量活塞施加超过必要限度的载荷时，测量活塞无法在测量缸内顺畅地移动，从而无法进行准确的计量。

并且，专利文献1中记载的SVP为双管结构，而且具有为了切换流路而设置的滑阀和独立于密封检查检测的机构等，部件数量多，结构上复杂，因此难以维护并且成本上也高。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种活塞校准器，不会对测量活塞施加超过必要限度的载荷，使测量活塞在测量缸内顺畅地移动，并且形成简单的结构，能够削减部件数量。

为了解决上述课题，本发明的第一技术方案为一种活塞校准器，该活塞校准器具备：测量缸，形成有使流体流入的上游端和使该流体流出的下游端；与该测量缸的下游端连结的液压缸；测量活塞，在测量时借助从上述上游端流入的流体，在上述测量缸内从上游侧朝向下游侧移动预定距离而排出基准体积的流体；以及能够移动地收纳于上述液压缸的活塞杆，其特征在于，上述测量活塞和上述活塞杆是分体构成的，在使上述测量活塞向上游侧的预定的测量准备位置返回时，上述活塞杆使上述测量活塞从下游侧向上游侧移动，将该测量活塞固定于上述预定的测量准备位置，然后仅使上述活塞杆从上游侧向下游侧移动而收纳于上述液压缸内。

第二技术方案在第一技术方案中，其特征在于，上述测量活塞具有沿周向埋入的磁性体，上述测量缸在上述测量缸的上游侧和下游侧离开上述预定距离地具有两个检测机构，所述检测机构用于检测埋入上述测量活塞中的磁性体。

第三技术方案在第一或第二技术方案中，其特征在于，在上述测量缸的上游端和下游端双方具备能够开闭的与外部空气连通的阀。

发明效果

根据本发明，使测量活塞和活塞杆为分体结构，因此，不会对测量活塞施加超过必要限度的载荷，能够使测量活塞在测量缸内顺畅地移动。并且，与现有产品相比是简单的结构，因此，能够削减部件数量，从而实现低成本化。

附图说明

图1是表示本发明的活塞校准器的外观结构例的主视图。

图2是表示本发明的活塞校准器的外观结构例的俯视图。

图3是示意性地表示包括本发明的活塞校准器的校准系统的结构例的图。

图4是表示测量活塞的结构例的图。

图5是用于说明本发明的活塞校准器的初始动作例的图。

图6是用于说明本发明的活塞校准器的复位动作例的图。

图7是用于说明本发明的活塞校准器的计量准备动作例的图。

图8是用于说明本发明的活塞校准器的计量动作例的图。

附图标记说明

1活塞校准器；2测量缸；3上游端；4下游端；5、6排气阀；7流体流入口；71第一缸流入口；72第二缸流入口；8流体流出口；81第一缸流出口；82第二缸流出口；9测量活塞；91磁性体；92引导环；93 O型环；94全密封件；95活塞装配用铰孔攻丝复合刀具；10、11、14、15磁开关；12液压缸；13活塞杆；16气压液压转换单元；161气压供给源；162切换阀；163、164气压液压转换部；165、166给压口；17流路切换阀；18测量开始阀。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的活塞校准器的优选实施方式进行说明。

图1和图2是表示本发明的活塞校准器的外观结构例的图。图1是主视图，图2是俯视图。在图中，1表示活塞校准器，2表示测量缸，3表示上游端，4表示下游端，5、6表示排气阀，7表示流体流入口，8表示流体流出口，9表示测量活塞，10、11表示磁开关，12表示液压缸，13表示活塞杆，d1、d2表示排水件（排水阀）。

活塞校准器1具备：测量缸2，形成有使流体流入的上游端3和使流体流出的下游端4；与测量缸2的下游端侧连结的液压缸12；测量活塞9，在测量时借助从上游端3流入的流体在测量缸2内从上游侧朝向下游侧移动预定距离L而排出基准体积的流体；以及能够移动地收纳于液压缸12的活塞杆13。测量活塞9例如由铝形成，测量缸2例如由SUS（不锈钢）等形成。

在测量缸2内插入有测量活塞9作为移动体，该测量活塞9在测量时借助测定流体的流体压力而移动，从而排出基准体积的流体。在液压缸12内插入有活塞杆13，该活塞杆13在由轴颈轴承（未图示）液密地轴支承的状态下滑动，该轴颈轴承设置于构成下游端4的流出侧端面板。排气阀5、6和排水件d1、d2是能够开闭的与外部空气连通的阀，根据活塞校准器1的动作状态适当地开闭。

本发明的活塞校准器1中，测量活塞9和活塞杆13是分体构成的。在使测量活塞9向上游侧的预定的测量准备位置返回的复位动作时，活塞杆13使测量活塞9从下游侧向上游侧移动，将测量活塞9固定于预定的测量准备位置，然后仅使活塞杆13从上游侧向下游侧移动而收纳于液压缸12内。

并且，测量活塞9具有沿周向埋入的磁性体91。测量缸2沿测量缸2的纵长方向（上游侧和下游侧）离开预定距离L地具有两个相当于检测机构的磁开关10、11，该检测机构用于检测埋入测量活塞9中的磁性体91。构成为利用这两个磁开关10、11，对测量活塞9是否移动了预定距离L进行检测。即，因测量活塞9移动了预定距离L而排出的流体体积为基准体积。另外，磁开关10、11之间的预定距离L是可变的，由此能够调节基准体积。

图3是示意性地表示包括本发明的活塞校准器的校准系统的结构例的图。在图中，14、15表示磁开关，16表示气压液压转换单元，17表示流路切换阀，18表示测量开始阀，71表示第一缸流入口，72表示第二缸流入口，81表示第一缸流出口，82表示第二缸流出口。流体流入口7与第一缸流入口71和第二缸流入口72连接，流体流出口8与第一缸流出口81和第二缸流出口82连接。并且，流体流入口7和流体流出口8经由流路切换阀17连接。

气压液压转换单元16构成为具备气压供给源161、四通电磁阀等切换阀162、气压液压转换部163、164和给压口165、166。来自气压供给源161的气压由切换阀162切换供给对象，而被供给到气压液压转换部163或气压液压转换部164。气压液压转换部163将从气压供给源161供给的气压转换为液压，并将转换后的液压从给压口165供给到液压缸12内。由此使活塞杆13向测量缸2的方向移动。

同样，气压液压转换部164将从气压供给源161供给的气压转换为液压，并将转换后的液压从给压口166供给到液压缸12内。由此使活塞杆13向离开测量缸2的方向移动。即，气压液压转换单元16是这样的装置：用于借助给压口165、166的开闭将液压导入液压缸12内，或从液压缸12内排出液压，从而移动或保持液压缸12内的活塞杆13。

并且，在构成活塞杆13的头部的周向埋入有未图示的磁性体，利用设置于液压缸12的外周面的两个磁开关14、15检测磁性体，由此能够特定活塞杆13处于液压缸12的哪个位置。

具体而言，在使测量活塞9向上游侧的预定的测量准备位置返回的复位动作以外，活塞杆13处于收纳于液压缸12内的状态，但在该状态下，活塞杆13位于磁开关15的附近，因此磁开关15处于接通状态。因此，若磁开关15处于接通状态，则特定为活塞杆13处于收纳于液压缸12内的状态。并且，在上述复位动作中，由于活塞杆13向测量缸2的方向移动，所以磁开关15从接通变化为断开。即，若磁开关15处于断开状态，则特定为借助复位动作使活塞杆13处于从液压缸12向测量缸2突出的状态。进而，在借助该复位动作使测量活塞9返回至测量准备位置时，磁开关14从断开变化为接通。

如上所述构成为，根据活塞杆13在液压缸12内处于哪个状态，气压液压转换单元16进行适当的液压控制，从而移动或保持活塞杆13。

如上所述，本发明的活塞校准器1中，测量活塞9和活塞杆13是分体构成的，在复位动作时，活塞杆13使测量活塞9从下游侧向上游侧移动，将测量活塞9固定于预定的测量准备位置，然后仅使活塞杆13从上游侧向下游侧移动而收纳于液压缸12内。移动后的测量活塞9固定于上游侧的预定的测量准备位置，在关闭流路切换阀17的状态下，使测量开始阀18关闭，由此使从流体流入口7流入的流体从第一缸流入口71流入测量缸2内。进而，借助该流体的压力使测量活塞9向下游侧移动来进行计量。

通过采用上述结构，即便在测量中测量活塞9旋转等情况下，也不会对测量活塞9施加超过必要限度的载荷，测量活塞9能够在测量缸2内顺畅地移动，因此能够进行准确的计量。

图4是表示测量活塞的结构例的图。测量活塞9具备磁铁等磁性体91、由强化特氟龙（特氟龙：注册商标）等形成的引导环92、由NBR（丁腈橡胶）等形成的O型环93、全密封件等密封部件94以及活塞装配用铰孔攻丝复合刀具95。在现有的检测器信号的检测方法中，固定于测量活塞的活塞杆由殷钢材构成，需要在该殷钢材中切出槽或者对殷钢材整体进行陶瓷涂层。因此，需要涂层表面研磨和检测开关的安装等加工，从而花费制造工时，但在本发明中，由于形成为在测量活塞中具备磁性体且利用磁开关检测该磁性体的简单的结构，所以能够削减制造工时。

并且在图3中，活塞校准器1在测量缸2的上游端和下游端双方具备排气阀（通气阀）5、6，作为能够开闭的与外部空气连通的阀的一例。进而，能够使用排气阀5、6中的任一个进行测量缸2与测量活塞9之间的密封检查。现有的密封检查方法是这样的结构：每次在测量活塞进行复位动作中，对间隙施加压力来确认压差，从而自动地检查来自测量活塞和滑（活塞）阀的全密封件的泄漏。在该情况下，另外需要压差产生装置，结构复杂，也成为故障等麻烦的原因。

在本发明的密封检查方法中，将测量活塞9固定于测量缸2的例如最下游的预定位置，从上游施加实际液体产生的压力，通过对排气阀6进行手动操作，从而进行泄漏的确认。并且，也可以使上游和下游颠倒，将测量活塞9固定于测量缸2的最上游的预定位置，从下游施加实际液体产生的压力，通过对排气阀5进行手动操作，从而进行泄漏的确认。

这样，根据本发明的密封检查方法，不需要压差产生装置等部件，仅使用测量缸的排气阀就能够确认有无泄漏，因此能够削减部件数量，并能够减少制造工时。并且，在定期检查时等的部件更换时，仅更换测量活塞的全密封件即可，维护等变得容易。

图5～图8是用于说明本发明的活塞校准器的动作例的图。图5是说明初始动作的图，图6是说明复位动作的图，图7是说明计量准备动作的图，图8是说明计量动作的图。

在图5的初始动作中，首先，在从流体流入口7开始供应液体时，测量活塞9处于最上游位置（测量准备位置）P1的情况下，活塞校准器1将流路切换阀17和测量开始阀18都关闭，从而使流体从第一缸流入口71流入。由此，如图5（A）所示，借助流体压力使测量活塞9向下游侧移动。另外，图5（A）的状态是以流体未充满测量缸2内为前提的。

并且，测量活塞9在位于磁开关10、11之间的位置P2的情况下，关闭流路切换阀17并打开测量开始阀18，从而使流体从第一缸流入口71和第二缸流入口72流入。由此，如图5（B）所示，借助流体压力使测量活塞9向下游侧移动。图5（B）的状态也与图5（A）的情况同样，是以流体未充满测量缸2内为前提的。另外，在无法特定测量活塞9的位置的情况下，将流路切换阀17和测量开始阀18都关闭，从而使流体从第一缸流入口71流入。

如上所述移动的测量活塞9如图5（C）所示被固定于下游侧的静止位置P3，在图5（A）的情况下打开测量开始阀18。并且，在图5（B）的情况下，测量开始阀18已经打开，因此保持该状态。另外，在任何情况下，流路切换阀17都保持关闭状态。在该静止位置P3，测量活塞9保持于第一缸流出口81和第二缸流出口82的大致中间位置。

在图6的复位动作中，如图6（A）所示，在测量活塞9固定于静止位置P3的状态下，打开流路切换阀17。然后从给压口165对活塞杆13施加液压，如图6（B）、图6（C）所示，使活塞杆13移动，从而使测量活塞9从静止位置P3移动至P4，进而移动至上游侧的预定的测量准备位置P1，从而将测量活塞9固定于测量准备位置P1。这里，当活塞杆13移动时，磁开关15从接通变化为断开。进而，当磁开关14从断开变为接通时，判定为测量活塞9已移动至测量准备位置P1。在该测量准备位置P1，测量活塞9保持于第一缸流入口71和第二缸流入口72的大致中间位置。

在图7的计量准备动作中，如上所述将测量活塞9固定于上游侧的预定的测量准备位置P1，然后与图6的情况相反，从给压口166对活塞杆13施加液压，如图7（A）、图7（B）所示，使活塞杆13返回到液压缸12内的原位置。然后，如图7（B）所示，关闭流路切换阀17，结束计量准备。在该状态下将流体填充于测量缸2。这里，当活塞杆13移动时，磁开关14从接通变化为断开。进而，当磁开关15从断开变为接通时，判定为活塞杆13已返回到液压缸12内的原位置。

在图8的计量动作中，当关闭测量开始阀18从而使流体从第一缸流入口71流入时，如图8（A）所示，借助流体压力使测量活塞9向下游侧移动。此时，在测量活塞9来到位置P5时，接通磁开关10，从这里开始计量。然后，如图8（B）所示，测量活塞9经过位置P6并移动，如图8（C）所示，在测量活塞9来到位置P7时，接通磁开关11。由此，认为测量活塞9已排出基准体积的流体而结束计量。然后将测量活塞9固定于上述图5（C）所示的静止位置P3，之后反复执行需要次数的图6的复位动作、图7的计量准备动作和图8的计量动作。

如上所述，根据本发明，使测量活塞和活塞杆为分体结构，因此，在测量时不会对测量活塞施加超过必要限度的载荷，能够使测量活塞在测量缸内顺畅地移动，从而能够进行准确的计量。并且，与现有产品相比是简单的结构，因此，能够削减部件数量，从而实现低成本化。

Claims (3)

1. 一种活塞校准器，该活塞校准器具备：测量缸，形成有使流体流入的上游端和使该流体流出的下游端；与该测量缸的下游端侧连结的液压缸；测量活塞，在测量时借助从上述上游端流入的流体，在上述测量缸内从上游侧朝向下游侧移动预定距离而排出基准体积的流体；以及能够移动地收纳于上述液压缸的活塞杆，其特征在于，

上述测量活塞和上述活塞杆是分体构成的，在使上述测量活塞向上游侧的预定的测量准备位置返回时，上述活塞杆使上述测量活塞从下游侧向上游侧移动，将该测量活塞固定于上述预定的测量准备位置，然后仅使上述活塞杆从上游侧向下游侧移动而收纳于上述液压缸内。

2. 根据权利要求1所述的活塞校准器，其特征在于，

上述测量活塞具有沿周向埋入的磁性体，上述测量缸在上述测量缸的上游侧和下游侧离开上述预定距离地具有两个检测机构，所述检测机构用于检测埋入上述测量活塞中的磁性体。

3. 根据权利要求1或2所述的活塞校准器，其特征在于，

在上述测量缸的上游端和下游端双方具备能够开闭的与外部空气连通的阀。

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