CN105181029B - 新型具有自反馈系统的涡轮流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型具有自反馈系统的涡轮流量计。表体的中心通孔内沿轴向依次装有前导流、中心轴和后导流，涡轮通过平键固定套在中心轴上，中心轴两端均通过支撑架装在表体的中心通孔内并径向固定，中心轴两端与支撑架之间装有滚动轴承，靠近后导流一侧的支撑架与后导流之间的表体中心通孔设有内凸缘；前导流内部装有用于控制流量的气囊，气囊与橡胶管连接，橡胶管穿过表体后经调节阀连接气源，表体的外侧设有表头，表头与调节阀一起连接到比较器。本发明安装了反馈系统，可调节流量；并且减少了安装精度误差，降低了冲击损伤，增加了使用寿命，节约了生产及维修成本，具有较好的整流效果和导向作用，适应性强，功能多样。

Description

新型具有自反馈系统的涡轮流量计

技术领域

本发明涉及了一种流量计，尤其是涉及了一种新型具有自反馈系统的涡轮流量计，可根据设定的流量值得到所需要的流量。

背景技术

涡轮流量计是一种速度式流量仪表，流体冲击涡轮叶片，使涡轮发生旋转，根据涡轮旋转的角速度和流量值成正比的关系，根据涡轮的旋转角速度换算成流量值。具有很好的重复性好等特点，是当今时代流量计中精度较高的流量计之一。

涡轮流量计可广泛应用于石油化工等领域，由于涡轮流量计的测量流量范围广、结构紧凑、简单、使用寿命长等优点，是目前应用范围最广的流量计之一。随着改革开放以来我国国民经济的发展，对流量计的精度、寿命、功能等特点有了进一步的要求。

然而，我国开展近代流量测量技术方面的工作较晚，20世纪60年代我们才有自己设计的流量计，在流量计设计技术和测量精度等方面与国外发达国家仍然有很大的差距，目前流量计适用范围较窄、测量精度低、功能单一、寿命短等缺点成了制约我国流量计行业发展的主要障碍，亟需专门的技术加以解决和优化。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种新型具有自反馈系统的涡轮流量计，提高了流量计的功能多样性，延长了流量计的使用寿命，使流量计在整个管路系统中起到很好的作用，达到所需要流量计的使用标准，具有更广泛的适用性，满足大多数工况要求。

本发明不但解决了功能单一、寿命短、适用性差等缺点外，还起到了管路中阀门的作用，可根据设定所需要的流量值得到需要的流量；节约了生产维修成本，提高了流量计的功能多样性，使它满足更多的场合，较目前所使用的流量计有显著的技术进步。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括表体、前导流、涡轮、后导流和表头，表体的中心通孔内沿轴向依次装有前导流、中心轴和后导流，涡轮通过平键固定套在中心轴上，中心轴两端均通过支撑架装在表体的中心通孔内并径向固定，中心轴两端与支撑架之间装有滚动轴承，靠近后导流一侧的支撑架与后导流之间的表体中心通孔设有内凸缘；前导流内部装有用于控制流量的气囊，气囊与橡胶管连接，橡胶管穿过表体后经调节阀连接气源，表体的外侧设有表头，表头与调节阀一起连接到比较器。

所述的表头包括角度传感器和表盘，角度传感器安装在表体的外侧壁，角度传感器与表盘连接，角度传感器装在与涡轮对应位置。

所述的前导流中部周面开有环形凹槽，环形凹槽内装有环形的气囊，气囊，所述橡胶管穿过表体上的孔进入表体后连接气囊，在橡胶管和表体内壁之间装有填料，表体上的孔设有用于将填料压紧的压紧螺母。

所述的前导流、支撑架和后导流的周面两侧对称均设有沿径向的凸条，凸条嵌入表体的槽内形成周向定位。

所述的前导流的厚度L为表体中心通孔直径D的0.8—1.2倍，前导流环形凹槽的宽度d为前导流厚度L的0.2—0.4倍，前导流内外环体之间的隔板个数a为6—8个。

所述的后导流的厚度m为表体中心通孔直径D的0.7—0.9倍，后导流内外环体之间的隔板个数b为4—6个。

所述的支撑架的厚度n为表体中心通孔直径D的0.6—0.8倍，支撑架内外环体之间的隔板个数c为4—6个。

所述的涡轮的叶片为旋转型叶片，内孔开有凹槽，涡轮叶片数n为6—10个，叶片旋转角度β为25—50度。

本发明具有的有益效果是：

本发明除具有流量计的基本功能外，还增加自反馈系统，根据设定的流量值得到所需要的流量，提高了流量计的功能多样性，对于流经流量计的流体有较好的整流和导向作用，减少了由于流速突然增大对流量计内部涡轮的冲击损伤。

本发明节约了生产和维修成本，代替了管路中阀门的作用，降低了安装阀门时的安装精度误差，从而增加了流量计的功能多样性，并可根据设定的流量值得到所需要的流量，适应性更广，寿命更长，具有显著的科技创新和技术进步。

本发明可满足石油和化工等领域的需求。

附图说明

图1是本发明具有自反馈系统的涡轮流量计的结构示意图。

图2是本发明前导流三维结构示意图。

图3是本发明前导流结构示意图。

图4是后导流三维结构示意图。

图5是后导流结构示意图。

图6是支撑架三维结构示意图。

图7是支撑架结构示意图。

图8是涡轮三维结构示意图。

图9是涡轮结构图。

图中：1、气源，2、调节阀，3、比较器，4、表体，5、橡胶管，6、压紧螺母，7、填料，8、前导流，9、气囊，10、支撑架，11、涡轮，12、中心轴，13、滚动轴承，14、后导流，15、平键，16、表头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括表体4、前导流8、涡轮11、后导流14和表头16，表体4的中心通孔内沿轴向依次装有前导流8、中心轴12和后导流14，涡轮11通过平键15固定套在中心轴12上，中心轴12两端均通过支撑架10装在表体4的中心通孔内并径向固定，中心轴12两端与支撑架10之间装有滚动轴承13，靠近后导流14一侧的支撑架10与后导流14之间的表体4中心通孔设有内凸缘，靠近后导流14一侧的支撑架10与内凸缘的台阶接触定位；前导流8内部装有用于控制流量的气囊9，气囊9与橡胶管5连接，橡胶管5穿过表体4后经调节阀2连接气源1，表体4的外侧设有表头16，表头16与调节阀2一起连接到比较器3。

本发明的比较器3、调节阀2和气囊9构成了自反馈系统。通过气源1向气囊9供气，根据气囊9体积的大小控制流经表体的流量值，起到了阀门的作用。

表头16检测表体的旋转速率转化为瞬时流量值，表头16有瞬时流量显示，并有流量输出信号接到比较器3中，比较器3对实际流量值与需要流量值的大小进行比较，需要流量值即为气囊9控制的流量大小。比较器3对涡轮流量计瞬时流量的大小与所需要流量值进行比较再控制调节阀2的开度大小：当所需要的流量值与流经流量计的实际流量值不一致时，通过控制调节阀的开度来控制气囊的大小，从而控制流量的大小；当涡轮流量计的瞬时流量值与所需流量值相同时，调节阀2关闭，气囊保持其体积不变。控制调节阀2的开度，间接控制气囊9的大小，同时控制流量的大小。

当涡轮流量计输出流量信号的大于与所需要流量值不一致时，比较器输出电信号控制调节阀2的开度，定量控制了气源1向气囊9供气量，从而调节流经表体流量的大小。

表头16包括角度传感器和表盘，角度传感器安装在表体4的外侧壁，角度传感器与表盘连接，角度传感器装在与涡轮11对应位置。

前导流8中部周面开有环形凹槽，环形凹槽内装有环形的气囊9，橡胶管5穿过表体4上的孔进入表体4后连接气囊9，在橡胶管5和表体4内壁之间装有填料7，表体4上的孔设有用于将填料7压紧的压紧螺母6。

前导流8内部开有环形凹槽，以便气囊安装。气囊9被充满时，气囊9与前导流8环形凹槽的各表面紧密接触形成密封，气囊9与前导流8的轴有良好的密封效果。

前导流8、支撑架10和后导流14的周面两侧对称均设有沿径向的凸条，凸条嵌入表体4的槽内形成周向定位。

如图2和图3所示，前导流8的厚度L为表体4中心通孔直径D的0.8—1.2倍，前导流8环形凹槽的宽度d为前导流8厚度L的0.2—0.4倍，前导流8内外环体之间的隔板个数a为6—8个，有较好的整流效果，当流量压力较大时可以较少对涡轮的冲击损伤。

如图4和图5所示，后导流14的厚度m为表体4中心通孔直径D的0.7—0.9倍，后导流14内外环体之间的隔板个数b为4—6个，此时有较好的稳流效果。

如图6和图7所示，支撑架10的厚度n为表体4中心通孔直径D的0.6—0.8倍，支撑架10内外环体之间的隔板个数c为4—6个。

如图8和图9所示，涡轮11的叶片为旋转型叶片，内孔开有凹槽，便于涡轮11套入中心轴12上并通过平键15周向固定，涡轮11的叶片数n为6—10个，叶片旋转角度β为25—50度，流体冲击叶片推动涡轮旋转时，流体流量和涡轮的转数之间有较好的正比关系。

本发明的工作过程和原理是：

当流体流经表体入口时，经过前导流的整流和导向作用，获得稳定的流体，流体冲击涡轮，使涡轮发生转动，在特定的情况下，涡轮旋转的角速度和流经表体内部的流体流量值成正比，利用角速度传感器测出涡轮旋转的角速度，同时转换成流体的流量信号，并在表头的表盘上显示。

表头根据所测流量值输出流量信号，流量信号接到比较器中，比较器对所设定的流量值和表头输出流量值信号进行比较，当流量值不一致时，此时比较器发出电信号，对调节阀的开度进行控制。气体由气源放出经过橡胶管到达调节阀，由于调节阀的开度变化，输向气囊的气体也在不断变化中，气囊体积也在变化。由于气囊体积的变化，流经表体内部的流量也随着变化，涡轮流量计对此时的流量进行测量，流量信号传入比较器中，若此时所设定流量值与流量计所测流量值一致时，比较器发出电信号，促使调节阀关闭；若此时所设定流量值与流量计所测流量值不一致时，比较器继续控制调节发开度，直至流量信号一致。当所设定流量值为零时，气囊内的气体充满时，气囊与前导流的轴和表体形成很好的密封，此时没有流体流经涡轮。

前导流和表体与气囊接触的表面开有环形凹槽，使气囊在体积一定的情况下，与表体和前导流有较好的密封效果。前导流和后导流在隔板数一定的情况下，对于流经的流体有很好的整流和导向作用，并且，前导流对于流速突然增大的流体有很好的缓冲作用，减轻了流体速度突然增大对涡轮损伤。

本发明在管路中不需要调节阀门而获得所需要的流量值，代替了管路中阀门的作用，减少了阀门和流量计在整个管路中分开安装时的安装精度误差，利用气囊密封可以有效避免了阀门中阀芯在运动的过程中与阀座产生摩擦损伤，由此本发明提高了流量计的功能和适应性，适应多种场合对流体的控制及流量的测量，提高了流量计的寿命，降低了维修和制造成本，具有突出显著的社会效益和技术效果。

Claims (8)

1.一种具有自反馈系统的涡轮流量计，包括表体（4）、前导流（8）、涡轮（11）、后导流（14）和表头（16），表体（4）的中心通孔内沿轴向依次装有前导流（8）、中心轴（12）和后导流（14），涡轮（11）通过平键（15）固定套在中心轴（12）上，其特征在于：中心轴（12）两端均通过支撑架（10）装在表体（4）的中心通孔内并径向固定，中心轴（12）两端与支撑架（10）之间装有滚动轴承（13），靠近后导流（14）一侧的支撑架（10）与后导流（14）之间的表体（4）中心通孔设有内凸缘；前导流（8）内部装有用于控制流量的气囊（9），气囊（9）与橡胶管（5）连接，橡胶管（5）穿过表体（4）后经调节阀（2）连接气源（1），表体（4）的外侧设有表头（16），表头（16）与调节阀（2）一起连接到比较器（3）。

2.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的表头（16）包括角度传感器和表盘，角度传感器安装在表体（4）的外侧壁，角度传感器与表盘连接，角度传感器装在与涡轮（11）对应位置。

3.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的前导流（8）中部周面开有环形凹槽，环形凹槽内装有环形的气囊（9），气囊（9），所述橡胶管（5）穿过表体（4）上的孔进入表体（4）后连接气囊（9），在橡胶管（5）和表体（4）内壁之间装有填料（7），表体（4）上的孔设有用于将填料（7）压紧的压紧螺母（6）。

4.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的前导流（8）、支撑架（10）和后导流（14）的周面两侧对称均设有沿径向的凸条，凸条嵌入表体（4）的槽内形成周向定位。

5.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的前导流（8）的厚度L为表体（4）中心通孔直径D的0.8—1.2倍，前导流（8）环形凹槽的宽度d为前导流（8）厚度L的0.2—0.4倍，前导流（8）内外环体之间的隔板个数a为6—8个。

6.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的后导流（14）的厚度m为表体（4）中心通孔直径D的0.7—0.9倍，后导流（14）内外环体之间的隔板个数b为4—6个。

7.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的支撑架（10）的厚度n为表体（4）中心通孔直径D的0.6—0.8倍，支撑架（10）内外环体之间的隔板个数c为4—6个。

8.根据权利要求1所述的一种具有自反馈系统的涡轮流量计，其特征在于：所述的涡轮（11）的叶片为旋转型叶片，内孔开有凹槽，涡轮叶片数n为6—10个，叶片旋转角度β为25—50度。