CN103017832A - 扭力靶式流量计 - Google Patents

Abstract

本发明扭力靶式流量计,其特征是包括有靶片(2)、靶杆(3)、靶扭力管(4)、扭力芯轴(41)、支承环(42)、扭杆(61)、调节弹簧(62)、应变传感器(63)、表头(9)组成，靶片(2)受力后通过靶杆(3)使扭力管(4)产生扭转，通过扭力芯轴(41)带动扭杆(61)转动作用应变传感器(63)输出电信号给表头(9)处理完成变换。其结构性好，密封性可靠，而且应变传感器远离高温介质,能应用于高温、高压工况条件使用，测力范围宽,靶力可在十分之一牛顿到几百牛顿,耐压能力均可达到42Mpa,产品的应用能力和应用范围大。

Description

扭力靶式流量计

技术领域

本发明涉及的是靶式流量计，特别是一种扭力靶式流量计。 

背景技术

靶式流量计出现于20世纪60年代，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量。靶式流量计安装简单方便，易维修，仪表性价比高，为经济实惠的流量计。近几年靶式流量计的市场需求量大大地提高，广泛应用于冶金、石油、化工、能源、食品、环保等各个领域的流量测量。 

靶式流量计测量原理是流体的流量与靶片受到的力有确定的数值对应关系，公式如下： 

 

q_v―体积流量，α－流量系数，γ－流束膨胀系数，D－管道内径，d－靶片直径，ρ－流体密度， F－靶片受到的力N。

从公式中可以看出,流量与靶力的平方根成正比。 

靶式流量计的力转换机构是流量计的核心技术,目前市场上主要有以下两种力转换机构形式；                                          

   1 轴封膜片应变式，如附图１所示。此种结构是一种力-杠杆-应变力转换机构,靶力以轴封膜片a为支点通过杠杆b传递到弹性体c，对弹性体产生弯矩作用，引起弹性体变形，使四个应变计(d)组成的电桥失去平衡,输出与流量相关的电流信号。该流量计力转换机构的不足之处是由于膜片密封性能不是很可靠，所以产品做不了隔爆型仪表,不能用于高压的工况下使用。

2 挠性管式，如附图2所示。这是一种力-应变力转换机构，靶力通过杠杆b引起挠性管e弯曲变形，导致由四个应变计d组成的电桥失去平衡,输出与流量相关的电流信号。该流量计结构是轴封膜片应变靶式流量计的改进型，它将前者的弹性体和轴封膜片设计成一体化，使机构更为简化。提高了流量计的耐压性能及密封可靠性。不足之处是因为应变计直接与被测介质接触,对应变计的耐温性能要求高，所以适用不了高温工况。现在市场上的靶式流量计大多是这种结构。 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种密封性可靠,并应用于高温、高压工况条件使用的靶式流量计,即提供一种密封性可靠,应用于高温、高压工况条件使用的扭力靶式流量计。 

本发明扭力靶式流量计结构原理图如附图3所示。 

本发明包括有测量管1、靶片2、靶杆3、靶杆套管30、扭力管4、扭力芯轴41、支承环42、扭力管套管5、扭杆压力传感机构6、扭杆压力传感机构腔壳7、表头9，靶片2固定安装在靶杆3上置于测量管1中心，靶杆套管30上下两端分别与扭力管套管5和测量管1固定连接，靶杆3上端与扭力管4固定连接，扭力芯轴41间隙配合安装在扭力管4中，扭力管4的左端与扭力芯轴41固定---焊接连接，支承环42与扭力管4的右端密封固定---焊接连接，支承环42与扭力管套管5密封固定连接，扭力管套管5与扭杆压力传感机构腔壳7对接固定连接，扭力芯轴41穿入扭杆压力传感机构腔壳7内，扭杆压力传感机构6包括扭杆61，调节弹簧62、弹性变形应变传感器63，扭杆61中部机固定安装在扭力芯轴41上，扭杆61的一端与固定安装在扭杆压力传感构腔壳7内的调节弹簧62连接，扭杆61的一端的另一端与固定安装在扭杆压力传感机构腔壳7内的弹性变形应变传感器63触压配合。 

本发明扭力靶式流量计采用了一种新的力-扭力管-应变式力转换机构 ,靶片2受力后,通过靶杆3使扭力管4产生扭转，扭力管4带动扭力芯轴41转动，扭力芯轴41带动扭杆61转动，扭杆61的一端连接的可调节弹簧62可用来消除静压影响, 扭杆61的另一端触压高精度应变传感器63产生微小的形变，应变传感器63将形变位移量转换成电信号输出给表头9内的电器装置，经信号处理及转换电路转换成标准信号输出，即完成变换过程。 

本发明结构性好，密封性可靠，而且应变传感器远离高温介质能应用于高温、高压工况条件使用，大大提高了产品的应用能力和应用范围。 

附图说明

图1是现有技术靶式流量计结构原理示意图。 

图2是另一现有技术靶式流量计结构原理示意图。 

图3 是本发明扭力靶式流量计结构原理示意图。

图4是本发明实施例结构示意图。 

图5是图4的A-A剖视图。 

图6是图5的B-B剖视图。 

图7是扭力管4、扭力芯轴41、支承环42组件结构示意图。 

具体实施方式

本发明包括有测量管1、靶片2、靶杆3、靶杆套管30、扭力管4、扭力芯轴41、支承环42、扭力管套管5、扭杆压力传感机构6、扭杆压力传感机构腔壳7、表头9，靶片2固定安装在靶杆3下端头上置于测量管1中心，靶杆套管30上下两端分别与扭力管套管5和测量管1固定连接，靶杆3上端与扭力管4左端部固定连接，扭力芯轴41间隙配合穿装在扭力管4内，扭力管4的左端与扭力芯轴41焊接固定连接，支承环42的内环与扭力管4的右端部焊接密封固定连接，支承环42的外环与扭力管套管5密封固定连接，扭力管套管5与扭杆压力传感机构腔壳7对接固定连接，扭力芯轴41穿入扭杆压力传感机构腔壳7内，扭杆压力传感机构6包括扭杆61，调节弹簧62、弹性变形应变传感器63，扭杆61中部固定安装在扭力芯轴41上，扭杆61的一端与固定安装在扭杆压力传感机构腔壳7内的调节弹簧62连接，扭杆61的另一端与固定安装在扭杆压力传感机构腔壳7内的弹性变形应变传感器63触压配合。 

本发明靶杆套管30由带对接法兰的上管段31和下管段32对接构成，下管段32与测量管1焊接连接，上管段31与扭力管套管5焊接连接，以便于生产，组合装配；在下管段32中设置有靶杆3限位板34，在限位板34上开有槽孔33与靶杆3配合，对靶杆3摆动限位；附图实施例所示，靶杆限位板34由与上管段31法兰端面上固定连接的连接杆36固定连接。 

本发明如附图3实施例所示，扭力管套管5由管体50、左端头51、右端法兰52构成，左端头51和右端法兰52分别焊接连接在管体50的左右两端，扭力管4的支承环42安装在右端法兰52上开设的止口槽53中，在止口槽53中设有密封垫54，支承环42由压盖55固定；在扭力管套管5左端头51中设有轴承装置56与扭力管4左端配合，对扭力管4转动支承；在左端头51的侧端设有密封端盖57。 

本发明如附图3、4实施例所示，在扭力管4左端固定连接设有端头45，在端头45上设有端轴46与在扭力管套管5左端头51中设有的轴承装置56配合，对扭力管4转动支承；在靶杆3上端连接设有连接套35与扭力管4左端固定连接设有的端头45配合通过螺钉38进行固定；在扭力管套管5左端头51上开设有丝堵塞39，丝堵塞口一方面用于紧固螺钉38，同时用于介质压力、温度传感器安装检测。 

本发明如附图3实施例所示，扭杆压力传感机构腔壳7包括有套筒70和端盖71组成，端盖71与套筒70通过螺钉固定连接，在端盖71上设有轴承装置73和密封压盖74对扭力芯轴41进行转动支承和轴密封。 

本发明如附图6实施例所示，扭杆61由左扭杆61a和右扭杆61b 组合构成，左扭杆61a和右扭杆61b通过螺栓紧固安装在扭力芯轴41端头上，左扭杆61a外端与调节弹簧62的一端固定连接，调节弹簧62的另一端与螺套64固定连接，螺套64与调节螺杆65配合连接，调节螺杆65与固定在扭杆压力传感机构腔壳7上的定位套66转动配合，在定位套66上设有紧定螺钉67对调节螺杆65进行紧定固定；对应左扭杆61a在扭杆压力传感机构腔壳7上连接设有扭力芯轴41反转限位螺钉68，以防止意外情况下扭力管4反转过大造成损坏；右扭杆61b的外端与弹性变形应变传感器63触压配合，对应右扭杆61b在扭杆压力传感机构腔壳7上连接设有扭杆61静态定位限位螺钉69，当通过调节弹簧62调节扭杆61与应变传感器63配合压力削除静压影响后，对扭杆61初始位即零位进行定位；在右扭杆61b或应变传感器63上连接设有右扭杆61b与应变传感器63配合的螺杆可调式触头60。 

本发明如附图3实施例所示，在扭力管套管5与扭杆压力传感机构腔壳7间设有隔热连接架8，扭力管套管5与扭杆压力传感机构腔壳7通过隔热连接架8进行固定连接；隔热连接架8由中间部的多根横柱80和其左右两端的连接盘81、82构成，左右两端的连接盘81、82通过螺钉分别与扭力管套管5的右端法兰52和扭杆压力传感机构腔壳7的端盖71固定连接；为达到密封效果在隔热连接架8右连接盘82中部设有密封套83与扭力芯轴41配合，对其进行密封保护。 

本发明测量管1内流体流动冲击靶片2,产生靶力通过靶杆3产生扭矩,扭力管4左端部轴承支承转动, 扭力管4右端由支承环42固定，扭力管4产生弹性变形扭转,扭力管4带动扭力芯轴41转动, 扭力芯轴41带动扭杆61转动,扭杆61的两端分别作用于调节弹簧62和弹性变形应变传感器63，通过调节旋钮调整弹簧62对扭杆61的拉力,消除静压的影响, 传感器将形变位移量转换成电信号，通过表头部分信号处理及转换电路转换成4～20mA标准信号输出，即完成流量测量。 

 本发明通过扭力管4传递力,避免了传感器与被测介质直接接触,提高了流量计的耐高温性能,其测力的范围宽,密封性能和耐高压性能都非常好,解决了靶式流量计微小流量、宽量程比、高温和高压的测量要求。通过试验测试证明，其所测靶力可在十分之一牛顿到几百牛顿范围，耐高温可达到450°,耐压能力均可达到42Mpa。 

Claims (9)

1.扭力靶式流量计,其特征是包括测量管(1)、靶片(2)、靶杆(3)、靶杆套管(30)、扭力管(4)、扭力芯轴(41)、支承环(42)、扭力管套管(5)、扭杆压力传感机构(6)、扭杆压力传感机构腔壳(7)、表头(9)，靶片(2)固定安装在靶杆(3)上置于测量管(1)中心，靶杆套管(30)上下两端分别与扭力管套管(5)和测量管(1)固定连接，靶杆(3)上端与扭力管(4)固定连接，扭力芯轴(41)间隙配合安装在扭力管(4)中，扭力管(4)的左端与扭力芯轴(41)固定---焊接连接，支承环(42)与扭力管(4)右端密封固定---焊接连接，支承环(42)与扭力管套管(5)密封固定连接，扭力管套管(5)与扭杆压力传感机构腔壳(7)对接固定连接，扭力芯轴(41)穿入扭杆压力传感机构腔壳(7)内，扭杆压力传感机构(6)包括扭杆(61)，调节弹簧(62)、弹性变形应变传感器(63)，扭杆(61)中部机固定安装在扭力芯轴41(上)，扭杆(61)的一端与固定安装在扭杆压力传感构腔壳(7)内的调节弹簧(62)连接，扭杆(61)的另一端与固定安装在扭杆压力传感机构腔壳(7)内的弹性变形应变传感器(63)触压配合。

2.根据权利要求1所述的扭力靶式流量计,其特征是靶杆套管(30)由带对接法兰的上管段(31)和下管段(32)对接构成，下管段(32)与测量管(1)焊接连接，上管段(31)与扭力管套管(5)焊接连接；在下管段(32)中设置有靶杆(3)限位板(34)，在限位板(34)上开有槽孔(33)与靶杆(3)配合，对靶杆(3)摆动限位；靶杆限位板(34)由与上管段(31)法兰端面上固定连接的连接杆(36)固定连接。

3.根据权利要求1所述的扭力靶式流量计,其特征是扭力管套管(5)由管体(50)、左端头(51)、右端法兰(52)构成，左端头(51)和右端法兰(52)分别焊接连接在管体(50)的左右两端，支承环(42)安装在右端法兰(52)上开设的止口槽(53)中，在止口槽(53)中设有密封垫(54)，支承环(42)由压盖(55)固定；在扭力管套管(5)左端头(51)中设有轴承装置(56)与扭力管(4)左端配合，对扭力管(4)转动支承；在左端头(51)的侧端设有密封端盖(57)。

4.根据权利要求1所述的扭力靶式流量计,其特征是在扭力管(4)左端固定连接设有端头(45)，在端头(45)上设有端轴(46)与在扭力管套管(5)左端头(51)中设有的轴承装置(56)配合，对扭力管(4)转动支承；在靶杆(3)上端连接设有连接套(35)与扭力管(4)左端固定连接设有的端头(45)配合通过螺钉(38)进行固定；在扭力管套管(5)左端头(51)上开设有丝堵塞(39)。

5.根据权利要求1所述的扭力靶式流量计,其特征是扭杆压力传感机构腔壳(7)包括有套筒(70)和端盖(71)组成，端盖(71)与套筒(70)通过螺钉固定连接，在端盖(71)上设有轴承装置(73)和密封压盖(74)对扭力芯轴(41)进行转动支承和轴密封。

6.根据权利要求1所述的扭力靶式流量计,其特征是在扭力管套管(5)与扭杆压力传感机构腔壳(7)间设有隔热连接架(8)，扭力管套管(5)与扭杆压力传感机构腔壳(7)通过隔热连接架(8)进行固定连接；隔热连接架(8)由中间部的多根横柱(80)和其左右两端的连接盘(81、82)构成，左右两端的连接盘(81、82)通过螺钉分别与扭力管套管(5)的右端法兰(52)和扭杆压力传感机构腔壳(7)的端盖(71)固定连接；在隔热连接架(8)右连接盘(82)中部设有密封套(83)与扭力芯轴(41)配合，对其进行密封保护。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的扭力靶式流量计,其特征是扭杆(61)由左扭杆(61a)和右扭杆(61b)组合构成，左扭杆(61a)和右扭杆(61b)通过螺栓紧固安装在扭力芯轴(41)端头上，左扭杆(61a)外端与调节弹簧(62)的一端固定连接，调节弹簧(62)的另一端与螺套(64)固定连接，螺套(64)与调节螺杆(65)配合连接，调节螺杆(65)与固定在扭杆压力传感机构腔壳(7)上的定位套(66)转动配合，在定位套(66)上设有紧定螺钉(67)对调节螺杆(65)进行紧定固定；对应左扭杆(61a)在扭杆压力传感机构腔壳(7)上连接设有扭力芯轴(41)反转限位螺钉(68)；右扭杆(61b)的外端与弹性变形应变传感器(63)触压配合，对应右扭杆(61b)在扭杆压力传感机构腔壳(7)上连接设有扭杆(61)静态定位限位螺钉(69)，当通过调节弹簧(62)调节扭杆(61)与应变传感器(63)配合压力削除静压影响后，对扭杆(61)初始位即零位进行定位；在右扭杆(61b)或应变传感器(63)上连接设有右扭杆(61b)与应变传感器(63)配合的螺杆可调式触头(60)。

8.根据权利要求2或3或4或5所述的扭力靶式流量计,其特征是其特征是在扭力管套管(5)与扭杆压力传感机构腔壳(7)间设有隔热连接架(8)，扭力管套管(5)与扭杆压力传感机构腔壳(7)通过隔热连接架(8)进行固定连接；隔热连接架(8)由中间部的多根横柱(80)和其左右两端的连接盘(81、82)构成，左右两端的连接盘(81、82)通过螺钉分别与扭力管套管(5)的右端法兰(52)和扭杆压力传感机构腔壳(7)的端盖(71)固定连接；在隔热连接架(8)右连接盘(82)中部设有密封套(83)与扭力芯轴(41)配合，对其进行密封保护。

9.根据权利要求2或5或6所述的扭力靶式流量计,其特征是扭力管套管(5)由管体(50)、左端头(51)、右端法兰(52)构成，左端头(51)和右端法兰(52)分别焊接连接在管体(50)的左右两端，支承环(42)安装在右端法兰(52)上开设的止口槽(53)中，在止口槽(53)中设有密封垫(54)，支承环(42)由压盖(55)固定；在扭力管套管(5)左端头(51)中设有轴承装置(56)，在扭力管(4)左端固定连接设有端头(45)，在端头(45)上设有端轴(46)与在扭力管套管(5)左端头(51)中设有的轴承装置(56)配合，对扭力管(4)转动支承；在靶杆(3)上端连接设有连接套(35)与扭力管(4)左端固定连接设有的端头(45)配合通过螺钉(38)进行固定；在扭力管套管(5)左端头(51)上开设有丝堵塞(39)，在左端头(51)的侧端设有密封端盖(57)。

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