CN103712656A - 流体涡轮流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体涡轮流量计，包括测量室（13）、涡轮本体（12），涡轮本体根据流体流速而在测量室（13）中在高位置与低位置之间轴向地位移，涡轮本体具有旋转轴（14）、用于测量腔（13）中的旋转轴（14）的定心支承件（15），定心支承件具有纵向本体，纵向本体具有纵向通道（15a），纵向本体支承旋转轴（14）且被旋转轴穿过，旋转轴（14）通过在高位置中由第一轴向端止挡件（22）、以及在所述低位置中由第二轴向端止挡件（26）轴向地保持在测量室（13）中而枢转，定心支承件（15）在纵向通道（15a）中具有用于旋转轴（14）的至少两个圆柱形纵向支撑定心壁。

Description

流体涡轮流量计

技术领域

本发明涉及流体涡轮流量（或流速）计量器的领域，特别地，涉及旨在测量水的消耗的液体涡轮流量计。

更具体地，本发明特别适合于单射流的流体涡轮流量计（flow meter）或多射流的流体涡轮流量计。

背景技术

流体涡轮流量计具有：包括测量室的壳体，入口喷嘴和出口喷嘴通入该测量室中；涡轮，具有叶片，并且在测量室中在通过入口喷嘴进入的且作用于叶片上的流体流的作用下以旋转的方式被驱动。

流体涡轮流量计还具有容纳计数器的壳体，计数器用于对涡轮的转数进行计数，在干式计数器（dry counter）的情况下，涡轮与计数器通过磁性传动装置连接，并且在浸没式计数器（flooded counter）的情况下，涡轮与计数器通过机械传动装置连接；以及覆盖计数器的透明盖。

当流体流速超过阈值时，涡轮的旋转轴在两个轴向端止挡件之间竖直地位移。涡轮的旋转轴在用于流速低于该阈值的第一轴向端止挡件上以及在用于流速高于该阈值的第二轴向端止挡件上枢转，这使得可以减少轴向端止挡件的磨损，并从而提高计量器在其整个寿命上的性能水平。

但是，使用这两个轴向端止挡件不会使其可能降低对测量室中旋转轴的定心支承件（centering bearing）的摩擦。

需要寻找一种技术解决方案，其使得特别是当涡轮以高速旋转时，可减少涡轮旋转轴对定心支承件的摩擦，同时确保其由轴向端止挡件保持。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提出一种流体涡轮流量计，该流体涡轮流量计避免了上述限制。

流体涡轮流量计量器包括测量室、涡轮本体，涡轮本体根据流体流速而在测量室中在高位置与低位置之间轴向地移动，并且涡轮本体具有旋转轴、用于测量腔中的旋转轴的定心支承件，定心支承件具有纵向本体，纵向本体具有纵向通道，纵向本体支承旋转轴且被旋转轴穿过，旋转轴通过在高位置中由第一轴向端止挡件、以及在低位置中由第二轴向端止挡件轴向地保持在测量室中而枢转。

根据本发明，在流体涡轮流量计中，定心支承件在纵向通道中具有用于旋转轴的至少两个圆柱形纵向支撑定心壁，旋转轴被布置成在定心支承件中在高位置中与中央圆柱形纵向支撑定心壁接触、并且在低位置中与另一圆柱形纵向支撑定心壁接触，该另一圆柱形纵向支撑定心壁的横截面不同于中央圆柱形纵向支撑定心壁。

在本发明的优选实施例中，定心支承件在纵向通道中具有用于处于低位置中的旋转轴的两个圆柱形纵向支撑定心壁。

定心支承件在纵向通道中具有用于处于低位置中的旋转轴的两个端部圆柱形支撑定心壁，该两个端部圆柱形支撑定心壁位于定心支承件的顶端处和底端处，并且定心支承件在纵向通道中具有用于处于高位置中的旋转轴的中央圆柱形纵向支撑定心壁，该中央圆柱形纵向支撑定心壁根据支承件的位于两个端部圆柱形壁之间的长度来定位。

有利地，旋转轴具有笔的形状，旋转轴具有第一主圆柱壁、第二顶部圆柱壁和第三底部圆柱壁，第一主圆柱壁、第二顶部圆柱壁和第三底部圆柱壁的横截面被布置成分别在高位置中纵向地支承于中央圆柱壁上、以及在低位置中纵向地支承于顶端圆柱壁上和底端圆柱壁上。

顶端圆柱形支撑定心壁的横截面大于中央圆柱形壁的横截面，并且底端圆柱形支撑定心壁的横截面小于中央圆柱形壁的横截面。

定心支承件包括用于引导旋转轴的锥形接触表面，并且其中，旋转轴具有与定心支承件的锥形引导接触表面互补的锥形引导接触表面。

涡轮本体具有叶片、定位且固定在涡轮本体中的轴套，旋转轴被安装成固定于轴套内，在高位置中，轴套通过顶部外表面纵向地支承于第一顶部轴向端止挡件上。

有利的是，定心支承件具有外表面和多个弓形手柄，外表面是锥形的且朝向其底部会聚，所述多个弓形手柄使得可将定心支承件支撑于测量室的竖直壁上，竖直壁在它们的端部处具有手指形状。

定心支承件具有多个底端翼片，所述多个底端翼片旨在低位置中纵向地支承于第二底部轴向端止挡件上。

底端翼片在它们的内壁上包括抵接在第二底部轴向端止挡件上的台肩。

旋转轴被包覆成型于轴套中，并且旋转轴具有纵向地支承于轴套的内壁上的轴环。

附图说明

本发明的其它特征和优点将通过下面参考附图给出的描述而变得清楚，下面的描述作为参考且绝不是用于限制，在附图中：

图1示出了现有技术的流体涡轮流量计内部的稍微透视的视图；

图2示出了涡轮的旋转轴的根据本发明的定心支承件的横截面图，所述旋转轴位于测量室中的低位置中；

图3示出了位于高位置中的旋转轴的根据本发明的定心支承件的横截面图；

图4示出了根据本发明的定心支承件的些许外部视图；

图5示出了根据本发明的定心支承件的纵向横截面图；以及

-图6示出了根据本发明的涡轮的旋转轴的侧视图，所述涡轮被配置在定心支承件中移动。

具体实施方式

下面描述中的术语“流体”是指可用于与下文描述的流体涡轮流量计一起使用的水或任何液体或气体。

图1示出了现有技术的单射流流体涡轮流量计1，其具有液压部2和计数器3，液体在液压部内循环，计数器显示计量数据。

更具体地说，它具有用于流体计量器的壳体1a，该壳体例如由青铜或黄铜制成，通常为具有圆形截面的圆柱形状，具有位于测量室6的任一侧上的流体入口喷嘴4和流体出口喷嘴5，以用于测量在入口喷嘴4和出口喷嘴5中循环的流体的体积。

测量室6具有与壳体1a同轴的圆柱形状。

壳体1a在圆柱形顶部中包括计数器3，该计数器与测量室6同轴，但具有更大的直径。

在壳体1a的底部中且在测量室6的中心处，装配有阶式支承件（stepbearing）7，计量器的移动部8围绕阶式支承件枢转。

计量器的移动部包括涡轮本体8，该涡轮本体构成流体计量器1的驱动元件，并且该涡轮本体附接于竖直轴9，涡轮8具有叶片，该叶片在测量室6中在来自于入口喷嘴4的且被引导到叶片上的流体的射流的作用下以旋转的方式被驱动。

竖直轴9纵向地支承在定心支承件10上，并且根据测量室6中的流体流速的值而支承在顶部轴向端止挡件11上。

传动装置（在这里是磁性的）使得可以连接涡轮和计数器3。

从现有技术中已知的且联接于传动装置的齿轮机构使得可以在计数器3中对由涡轮8产生的转数进行计数。

由涡轮8产生的转数通过指针显示，所述指针可以是机械的或电子的。

密封环用来将计数器3固定于测量室6的壳体1a上。

根据本发明的定心支承件装置替代了现有技术计量器中的阶式支承件7、定心支承件10和顶部轴向端止挡件11。

此外，它适用于任何单射流流体涡轮流量计，或适用于任何多射流流体涡轮流量计。

贯穿本描述的整个其余部分并且为了简单起见，提到了测量室的纵向轴线A。术语“横向”指代在垂直于纵向轴线A的平面中延伸的任何尺寸，并且术语“顶部”和“底部”、“高”和“低”描述了沿纵向轴线A设置的元件相对于彼此的各自的位置。

如在图2和图3中所示，流体涡轮流量计的根据本发明的移动部件包括纵向的涡轮本体12，该涡轮本体位于测量室13中并具有旋转轴14，该旋转轴在定心支承件15中枢转且支承在该定心支承件上。

定心支承件15具有纵向本体，在支撑旋转轴14的支承件的纵向通道15a中旋转轴14穿过该本体。

涡轮本体12具有基本上圆柱形的纵向的主部12a和联接于主部12a的叶片，但是叶片此处未在图中示出。

在图2和图3中，定心支承件15的长度基本上等于涡轮本体12的主部12a的长度。

旋转轴14固定于轴套16中。

轴套16包括圆柱形的顶头部17和底部基座18，底部基座插入并固定支承在涡轮本体12中。

轴套16的顶头部17具有环形形状的磁体19，这使得该磁体可以与另一磁体产生磁力传动，所述另一磁体未示出且在计数器中定位成面对磁体19，这驱动了齿轮机构的移动。

顶头部17定位在测量室13的顶腔20中且位于测量室13的主部上方，定心支承件15位于所述测量室中并且入口喷嘴和出口喷嘴通入测量室中。

顶头部17具有凸出部21，该凸出部在高位置中轴向地支承在第一顶部轴向端止挡件22上，第一顶部轴向端止挡件在这里是测量室13的顶腔20的顶壁。

轴套16的中空底部基座18具有三个顶部竖直壁23a，其中仅示出了一个竖直壁，并且所有三个竖直壁均联接于底部竖直圆柱壁23b，底部竖直圆柱壁进而通过水平壁23c联接于底部竖直圆柱壁24。

该底部竖直圆柱壁24通过圆柱形台肩支承于涡轮12的主体12a的底部边缘12b上，并且具有配重以平衡涡轮本体12的旋转。

根据本发明，纵向通道15a具有根据流体的流速值的用于旋转轴14的不同圆柱形纵向支撑定心壁。

在高位置中，旋转轴14通过测量室13的顶部的第一轴向端止挡件22而被轴向地保持。

在低位置中，旋转轴14轴向地支承于第二轴向端止挡件26上，该第二轴向端止挡件26支承在测量室13的底部上。

旋转轴14在定心支承件15中在低位置中被纵向地支承于两个端部定心圆柱壁15b、15c上、且在高位置中被纵向地支承于中央定心圆柱壁15d上，并且当进入入口喷嘴中的流体流速达到阈值流速时，旋转轴在高位置与低位置之间位移。

更具体地，端部圆柱壁15b、15c被定位在定心支承件15的顶端处和底端处，并且中央圆柱壁15d根据定心支承件15的位于这两个端部圆柱壁15b、15c之间的长度而定位。

在图2和3中，通过说明但非限制性的方式，中央支撑定心圆柱壁15d的支撑长度大于端部定心支撑圆柱壁15b、15c的支撑长度。

例如，在非限制性的方式中，壁的长度可以比端部圆柱壁15b、15c的长度大2至20倍。

在未示出的变型实施例中，纵向通道15a包括在低位置中的用于第一流速低于阈值流速的单个支撑定心圆柱壁以及在高位置中的用于第二流速高于阈值流速且具有不同横截面的单个支撑定心圆柱壁。

参照图2、3和5，中央纵向支撑定心圆柱壁15d的横截面小于顶端纵向支撑定心圆柱壁15b的横截面，且大于底端纵向支撑定心圆柱形壁15c的横截面。

定心支承件15的中央圆柱壁15d分别通过第一锥形表面15e和第二锥形表面15f而分别联接于顶端圆柱壁15b和底端圆柱壁15c。

定心支承件15的顶端圆柱壁具有第三锥形表面15g。

第一锥形表面15e和第三锥形表面15g是接触表面，使得可引导和支撑旋转轴14，所述旋转轴在定心支承件15中位移且被支撑于定心支承件中。

第二锥形表面15f允许旋转轴14相对于定心支承件15的间隙。

定心支承件15具有外表面27和多个弓形手柄28，该外表面略呈朝向其底部会聚的锥形，弓形手柄使得可将定心支承件15支撑在测量室13的竖直壁29上，所述竖直壁在它们的顶端处具有突出的手指形状29a，弓形手柄28被容纳于所述手指形状中，以便将定心支承件15固定于测量室13。

作为实例，定心支承件15具有三个弓形手柄28，其中在此处仅示出了两个弓形手柄。

定心支承件15具有多个翼片30，所述翼片具有底端30a，该底端旨在通过直线式台肩（rectilinear shoulder）30b而被轴向地支承在测量室13的底部上以及第二底部轴向端止挡件26上。

第二轴向端止挡件26可具有抗磨损表面。

作为实例，定心支承件15具有带有底端30a的三个翼片30，其中在此处仅示出了两个翼片。

如图6中所示，旋转轴14具有笔的形状，所述旋转轴具有第一主圆柱壁14d、第二顶部圆柱壁14b和第三底部圆柱壁14c，第三底部圆柱壁具有尖峰14h形状的端部，第一主圆柱壁、第二顶部圆柱壁和第三底部圆柱壁的横截面被布置成纵向地支承于顶端圆柱壁15b和底端圆柱壁15c上以用于第一流速、以及被纵向地支承于中央圆柱形壁15d上以用于第二流速。

旋转轴14具有与定心支承件15的锥形引导和支撑接触表面15e、15g互补的锥形引导和支撑接触表面14e、14g。

旋转轴14具有轴环14a，轴环轴向地支承于轴套16的内壁16a上且可以包覆成型（overmold）于轴套16的圆柱形顶部14i中。

根据本发明的定心支承件15的操作如下所述。

对于流速低于阈值流速，旋转轴14通过其尖峰14h而轴向地支承于第二轴向端止挡件26上。

在低位置中，旋转轴14通过其第二顶部圆柱壁14b而纵向地支承于定心支承件15的顶端支撑定心圆柱壁15b上，并且通过其第三底部圆柱壁14c而纵向地支承于定心支承件15的底端支撑定心圆柱壁15c。

当流速增加且超过流速阈值时，旋转轴14在定心支承件15中沿纵向轴线A移动，并且在所示实例的情况下，向上移动，以便在较高的位置中通过其第一主圆柱壁14d纵向地支承于支承件15的中央支撑定心圆柱壁15d的右侧上，流体流动的力将其按压到该侧，如在图3中示出。

旋转轴14的位移是通过第一和第三锥形表面15e、15g的引导来确保的。

此外，这些第一和第三锥形表面15e、15g也允许在高位置中面对旋转轴14对两个锥形表面14e、14g进行纵向支撑。

Claims (10)

1.一种流体涡轮流量计，包括测量室（13）、涡轮本体（12），所述涡轮本体根据流体流速而在所述测量室（13）中在高位置与低位置之间轴向地移位，

所述涡轮本体（12）具有旋转轴（14）、在所述测量腔（13）中用于所述旋转轴（14）的定心支承件（15），所述定心支承件具有纵向本体，所述纵向本体具有纵向通道（15a），所述纵向本体支撑所述旋转轴（14）且被所述旋转轴穿过，

所述旋转轴（14）通过在所述高位置中由第一轴向端止挡件（22）以及在所述低位置中由第二轴向端止挡件（26）轴向地保持在所述测量室（13）中而枢转，

其中，所述定心支承件（15）在所述纵向通道（15a）中具有用于所述旋转轴（14）的至少两个圆柱形纵向支撑定心壁，所述旋转轴（14）被布置成在所述定心支承件（15）中在所述高位置中与中央圆柱形纵向支撑定心壁（15d）接触并且在所述低位置中与另一圆柱形纵向支撑定心壁（15b、15c）接触，所述另一圆柱形纵向支撑定心壁的横截面不同于所述中央圆柱形纵向支撑定心壁（15d）的横截面。

2.根据权利要求1所述的流体涡轮流量计，其中，所述定心支承件（15）在所述纵向通道（15a）中具有用于处于所述低位置中的所述旋转轴（14）的两个圆柱形纵向支撑定心壁（15b、15c）。

3.根据权利要求2所述的流体涡轮流量计，其中，所述定心支承件（15）在所述纵向通道（15a）中具有用于处于所述低位置中的所述旋转轴（14）的两个端部圆柱形支撑定心壁（15b、15c），所述两个端部圆柱形支撑定心壁位于所述定心支承件（15）的顶端处和底端处，并且所述定心支承件在所述纵向通道中具有用于处于所述高位置中的所述旋转轴（14）的中央圆柱形纵向支撑定心壁（15d），所述中央圆柱形纵向支撑定心壁根据所述支承件的位于所述两个端部圆柱形壁（15b、15c）之间的长度来定位。

4.根据权利要求3所述的流体涡轮流量计，其中，所述旋转轴（14）具有笔的形状，所述旋转轴具有第一主圆柱壁（14d）、第二顶部圆柱壁（14b）和第三底部圆柱壁（14c），所述第一主圆柱壁、所述第二顶部圆柱壁和所述第三底部圆柱壁的横截面被布置成分别在所述高位置中纵向地支承于所述中央圆柱壁（15d）上、以及在所述低位置中纵向地支承于所述顶端圆柱壁（15b）上和所述底端圆柱壁（15c）上。

5.根据权利要求4所述的流体涡轮流量计，其中，所述顶端圆柱形支撑定心壁（15b）的横截面大于所述中央圆柱壁（15d）的横截面，并且所述底端圆柱支撑定心壁（15c）的横截面小于所述中央圆柱壁（15d）的横截面。

6.根据权利要求4或5中的一项所述的流体涡轮流量计，其中，所述定心支承件（15）包括用于引导所述旋转轴（14）的锥形接触表面（15e、15f、15g），并且所述旋转轴（14）具有与所述定心支承件（15）的所述锥形引导接触表面（15e、15g）互补的锥形引导接触表面（14e、14g）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体涡轮流量计，其中，所述定心支承件（15）具有外表面和多个弓形手柄（28），所述外表面是朝向其底部会聚的锥形，所述多个弓形手柄将所述定心支承件（15）支撑于所述测量室（13）的竖直壁上，所述竖直壁在它们的端部处具有手指形状。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的流体涡轮流量计，其中，所述定心支承件（15）具有多个底端翼片（30），所述多个底端翼片旨在于所述低位置中纵向地支承于所述第二底部轴向端止挡件（26）上。

9.根据权利要求8所述的流体涡轮流量计，其中，所述底端翼片（30）在它们的内壁上包括抵接在所述第二底部轴向端止挡件（26）上的台肩（30b）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的流体涡轮流量计，其中，所述旋转轴（14）被包覆成型于轴套（16）中，并且所述旋转轴具有纵向地支承于所述轴套（16）的内壁上的轴环（14a）。

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