CN103471660A - 一种叶轮盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶轮盒，包括壳体，位于壳体上方的齿轮盒，若干上底筋和下底筋，若干出水口以及若干进水口，若干上底筋的内侧端部形成圆形，且该圆形的半径为壳体内径的1/6至1/3；上底筋的高度大于4毫米；下底筋的高度为2至4毫米，两相邻下底筋之间的夹角大于等于10度，小于等于45度；若干出水口的上方开口的面积之和为壳体1侧壁端面面积的1/3至2/3；若干进水口的进水端的宽度之和为壳体外周长度的1/3至1/2，若干进水口的出水端的宽度之和为壳体内周长度的1/3至1/2，且进水口的高度超过叶片高度的1/2。与现有技术相比，本发明能够同时改善水表在大流及小流时的测量误差，提高水表的测量精度以及扩大水表的测量量程。

Description

一种叶轮盒

技术领域

本发明属于水表技术领域，具体的说是一种叶轮盒。

背景技术

随着自来水在全世界范围内的普遍使用，用于计量用水量的水表是自来水普及过程中不可缺少的工具。

为了控制水表快慢以及水表的计量精度，目前很多水表机芯都采用调节片来进行调节，该调节片通常都设置在水表机芯水流通道进水口的外侧正中间，并通过调节该调节片的角度来进行调节，这样的结构由于调节片位于水表机芯水流通道进水口处，水流在接触到调节片后对水流有一定的反射作用，不可避免的会对水流造成干扰，在一定程度上会影响到水表的计量精度。

要设计出较高性能的水表，一方面要控制小流时水表的测量精度，另一方面要控制大流时的测量精度。旋翼式水表在测量过程中会受到各种阻力的影响，比如粘性摩擦阻力矩，比如叶轮轴所受到的机械摩擦阻力矩，在小流时，由于叶轮受到的驱动力矩较小，所以粘性摩擦阻力矩和机械摩擦阻力矩对测量结果影响较大；大流时，由于叶轮受到的驱动力矩很大，粘性摩擦阻力矩和机械摩擦阻力矩对叶轮转速影响相对较小。因此，现有的水表往往在小流时对水流反应不敏感，导致叶轮转速过慢，在大流时叶轮转速过快。使得现有水表的量程和精度都受到较大影响。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种结构简单的叶轮盒，通过改进叶轮盒的结构改善水表在小流以及大流时的测量误差，提高水表的测量精度以及扩大水表的测量量程。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种叶轮盒，包括壳体，位于所述壳体上方的齿轮盒，呈放射状均匀分布于所述齿轮盒下侧面的若干上底筋，呈放射状均匀分布于所述壳体底面上的若干下底筋，开设于所述壳体侧面上端的若干出水口以及开设于所述壳体侧面下端的若干进水口，其特征在于：若干所述上底筋的内侧端部形成圆形，且该圆形的半径为所述壳体内径的1/6至1/3；所述上底筋的高度大于4毫米；所述下底筋的高度为2至4毫米，两相邻所述下底筋之间的夹角大于等于10度，小于等于45度；若干所述出水口的上方开口的面积之和为所述壳体1侧壁端面面积的1/3至2/3；若干所述进水口的进水端的宽度之和为所述壳体外周长度的1/3至1/2，若干所述进水口的出水端的宽度之和为所述壳体内周长度的1/3至1/2，且所述进水口的高度超过叶片高度的1/2。

在小流时，叶轮受机械摩擦阻力的影响较大，而本发明的底筋本体端部所形成的圆形区域可有效减少机械摩擦阻力对叶轮的影响，其原理如下：叶轮在流体中受到浮力作用，在流体浮力支撑下，叶轮完全悬浮于流体中是可能的，该浮力可降低机械摩擦阻力，但是现有的上底筋在叶轮轴的中心位置形成了较多的漩涡区域，增加了该区域流场向下的压力分布，导致机械摩擦阻力的增加，而本发明去除了叶轮轴中心区域的底筋分布，使得叶轮中心位置减少了漩涡的出现，从而达到了降低机械摩擦阻力，有效减少机械摩擦阻力对叶轮的影响的目的；其次，增加了下底筋和叶轮之间的距离，从而使得叶轮受到的流体附加摩擦阻力矩降低；最后，通过扩大进水口和出水口的面积，使得水流更顺畅，降低了粘性摩擦阻力矩，同时增大了叶轮的驱动力矩，另一方面，增加进水口的高度，使部分水流直接冲击在叶片上，增大了叶轮的驱动力矩。使水表在小流时的反应更加灵敏，测量更加精确

在大流时，本发明通过加大底筋本体的高度，在叶轮边缘对应处以及叶轮盒出水口处产生大量的漩涡，提高叶轮所受到的粘性摩擦阻力矩，在大流时增加叶轮的阻力，降低大流时叶轮的转速，使得大流时的测量精度也得以提高；而且由于小流时，底筋高度的增加对漩涡的产生影响极小，因此，并不会影响小流时的测量；另外本发明的下底筋之间的夹角大于等于10度，小于等于45度使得下底筋的设置更密集，从而使得由下底筋形成的湍流更加稳定，同时增大了叶轮受到的流体附加摩擦阻力矩。而这些措施对小流影响很小，因此，本发明能够同时改善水表在大流及小流时的测量误差，提高水表的测量精度以及扩大水表的测量量程。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：上述上底筋和所述下底筋的表面为圆滑过渡曲面。圆滑过渡曲面使水流更稳定，从而改善水表的测量误差，提高水表的测量精度。

作为优选，上述上底筋和所述下底筋的横截面为半圆形。

进一步，上述出水口的中心线与过该中心线的进水端的半径的夹角为90度。这样设置使得出水口处水流的流向与出水口的中心线保持一致，使得出水更顺畅，一方面降低了粘性摩擦阻力矩，另一方面增大了叶轮的驱动力矩，使叶轮对小流反应更加灵敏，水表测量更精确。

进一步，上述出水口的底面低于叶轮的上端面。本结构也是为了使水流更顺畅。

进一步改进，上述出水口的数量与叶轮叶片的数量相同。出水口的数量过多会导致出水口附近产生过多的漩涡，影响水的流出，数量过少，会导致叶轮受到的粘性摩擦阻力矩增大，使叶轮转速降低，影响其对小流的反应灵敏度，因此，本发明优选出水口的数量与叶轮叶片的数量相同。

进一步，上述进水口的出水端端面正对叶轮的切线。这样设置使得进水口的出水端的水流的流向与叶轮叶片垂直，增大了叶轮的驱动力矩，使叶轮对小流反应更加灵敏，水表测量更精确。

进一步，上述进水口的数量大于叶轮叶片的数量小于叶轮叶片的数量的2倍。较多的进水口的数量有利于加大叶轮的驱动力矩，但过多的话增加了水流冲击在叶片端面的几率，造成阻碍，因此，本发明进水口的数量优选大于叶轮叶片的数量小于叶轮叶片的数量的2倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在小流时，叶轮受机械摩擦阻力的影响较大，而本发明的底筋本体端部所形成的圆形区域可有效减少机械摩擦阻力对叶轮的影响，其原理如下：叶轮在流体中受到浮力作用，在流体浮力支撑下，叶轮完全悬浮于流体中是可能的，该浮力可降低机械摩擦阻力，但是现有的上底筋在叶轮轴的中心位置形成了较多的漩涡区域，增加了该区域流场向下的压力分布，导致机械摩擦阻力的增加，而本发明去除了叶轮轴中心区域的底筋分布，使得叶轮中心位置减少了漩涡的出现，从而达到了降低机械摩擦阻力，有效减少机械摩擦阻力对叶轮的影响的目的；其次，增加了下底筋和叶轮之间的距离，从而使得叶轮受到的流体附加摩擦阻力矩降低；最后，通过扩大进水口和出水口的面积，使得水流更顺畅，降低了粘性摩擦阻力矩，同时增大了叶轮的驱动力矩，另一方面，增加进水口的高度，使部分水流直接冲击在叶片上，增大了叶轮的驱动力矩。使水表在小流时的反应更加灵敏，测量更加精确

在大流时，本发明通过加大底筋本体的高度，在叶轮边缘对应处以及叶轮盒出水口处产生大量的漩涡，提高叶轮所受到的粘性摩擦阻力矩，在大流时增加叶轮的阻力，降低大流时叶轮的转速，使得大流时的测量精度也得以提高；而且由于小流时，底筋高度的增加对漩涡的产生影响极小，因此，并不会影响小流时的测量；另外本发明的下底筋之间的夹角大于等于10度，小于等于45度使得下底筋的设置更密集，从而使得由下底筋形成的湍流更加稳定，同时增大了叶轮受到的流体附加摩擦阻力矩。而这些措施对小流影响很小，因此，本发明能够同时改善水表在大流及小流时的测量误差，提高水表的测量精度以及扩大水表的测量量程。 

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中壳体的结构示意图。

图3为本发明实施例中齿轮盒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：实施例。

一种叶轮盒，包括壳体1，位于所述壳体上方的齿轮盒2，呈放射状均匀分布于所述齿轮盒2下侧面的若干上底筋3，呈放射状均匀分布于所述壳体1底面上的若干下底筋4，开设于所述壳体1侧面上端的若干出水口5以及开设于所述壳体1侧面下端的若干进水口6，其特征在于：若干所述上底筋3的内侧端部形成圆形，且该圆形的半径为所述壳体1内径的1/6至1/3；所述上底筋3的高度大于4毫米；所述下底筋4的高度为2至4毫米，两相邻所述下底筋4之间的夹角大于等于10度，小于等于45度；若干所述出水口5的上方开口的面积之和为所述壳体1侧壁端面面积的1/3至2/3；若干所述进水口6的进水端的宽度之和为所述壳体1外周长度的1/3至1/2，若干所述进水口6的出水端的宽度之和为所述壳体1内周长度的1/3至1/2，且所述进水口6的高度超过叶片高度的1/2。

其中，上述上底筋3和所述下底筋4的表面为圆滑过渡曲面，本实施例优选上底筋3和所述下底筋4的横截面为半圆形。

其中，上述出水口5的中心线与过该中心线的进水端的半径的夹角为90度，且出水口5的底面低于叶轮的上端面，上述出水口5的数量与叶轮叶片的数量相同。

其中，上述进水口6的出水端端面正对叶轮的切线，上述进水口6的数量大于叶轮叶片的数量小于叶轮叶片的数量的2倍。

Claims (8)

1.一种叶轮盒，包括壳体（1），位于所述壳体（1）上方的齿轮盒（2），呈放射状均匀分布于所述齿轮盒（2）下侧面的若干上底筋（3），呈放射状均匀分布于所述壳体（1）底面上的若干下底筋（4），开设于所述壳体（1）侧面上端的若干出水口（5）以及开设于所述壳体（1）侧面下端的若干进水口（6），其特征在于：若干所述上底筋（3）的内侧端部形成圆形，且该圆形的半径为所述壳体（1）内径的1/6至1/3；所述上底筋（3）的高度大于4毫米；所述下底筋（4）的高度为2至4毫米，两相邻所述下底筋（4）之间的夹角大于等于10度，小于等于45度；若干所述出水口（5）的上方开口的面积之和为所述壳体（1）侧壁端面面积的1/3至2/3；若干所述进水口（6）的进水端的宽度之和为所述壳体（1）外周长度的1/3至1/2，若干所述进水口（6）的出水端的宽度之和为所述壳体（1）内周长度的1/3至1/2，且所述进水口（6）的高度超过叶片高度的1/2。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述上底筋（3）和所述下底筋（4）的表面为圆滑过渡曲面。

3.根据权利要求2所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述上底筋（3）和所述下底筋（4）的横截面为半圆形。

4.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述出水口（5）的中心线与过该中心线的进水端的半径的夹角为90度。

5.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述出水口（5）的底面低于叶轮的上端面。

6.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述出水口（5）的数量与叶轮叶片的数量相同。

7.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述进水口（6）的出水端端面正对叶轮的切线。

8.根据权利要求1所述的一种叶轮盒，其特征在于：所述进水口（6）的数量大于叶轮叶片的数量小于叶轮叶片的数量的2倍。

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