CN107209036A - 带有集成阀的转子流量计 - Google Patents

Abstract

一种转子流量计，包括转子流量计本体，转子流量计本体包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间提供流体连通的流管。用于控制流经所述入口的流的阀，包括围绕第一轴转动的驱动器。所述驱动器包括蜗轮螺纹。所述阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的阀驱动元件。所述阀驱动元件包括与所述驱动器上蜗轮螺纹配合的蜗轮齿，以使所述驱动器围绕所述第一轴的转动带动所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述阀驱动元件进一步包括第一螺纹，所述第一螺纹随着所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述第一螺纹设置为用于与第二螺纹啮合并配合，以使阀部件沿着所述第二轴线性移动，响应于所述阀驱动元件的转动。所述阀部件的线性移动将所述阀开启和关闭。

Description

带有集成阀的转子流量计

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月5日递交的、临时申请号为62/099,701的美国临时申请的优先权，其全部内容以引用方式结合于此。

技术领域

本公开涉及流体流的测量和计量。更具体地，本公开涉及一种包括集成阀的转子流量计。

背景技术

转子流量计(rotameter)是一种可变面积流量计，用于测量并控制通过导管的液体流。转子流量计包括具有渐尖(例如圆锥形)构造的流管。转子流量计为竖直安装的，其渐尖流管的窄端位于底部而宽端位于顶部。转子流量计设置在流体电路中，使得流体流通过流管从底部到达顶部。

流体流包括无浮力指示器，例如活塞或小球(pellet)，指示器位于流管中并且可在管中沿着与流体流过管的方向一致的轴上移动。指示器可简单地置于流管中并在那里自由移动。这可为例如具有小的、相对低流速的转子流量计的情况，其中指示器为小球式指示器。指示器也可支撑在流管中，例如，通过置于流管中心的棒支撑，指示器可沿着该棒自由滑动。这可为例如具有大的、相对高流速的转子流量计的情况，其中指示器为活塞式指示器。不考虑构造，指示器设置为在流管和指示器之间具有间隙，尤其是具有环形间隙。

使用时，流体通过入口流入转子流量计中，进入流管或靠近底部，沿着管向上行进，并通过位于转子流量计顶部或顶部附近的出口离开管。随着流体沿着流管向上流动，其在流过指示器周边的同时在指示器上施力并推动或迫使指示器在流管中向上移动。由于流管是渐尖的并设置为随着流体在管中向上流动时变宽，对于给定的流体流速，在流管中的流体速度随着其向上行进而降低。因此，对于给定流速，由于管中流动而作用于指示器的力的大小随着指示器在管中向上行进而降低。因此，对于给定流速，在流管中有一个点，在该点处指示器的重量与流体施加的力相平衡。

由于这些操作原理，指示器在流管中的位置对应于流过转子流量计的流速。指示器位置和流过转子流量计之间的关联通过观察指示器位置相对于表示与该位置相关的流速的转子流量计本体上的标记。例如，该标记可为半透明窗口附近的刻度尺，通过该半透明窗口可看到指示器。

通过构造具有精确尺寸的转子流量计本体(即流管)，并构造具有一致形状和重量的指示器，指示器位置和流过流量计的流之间的关联可被计算并且可相应地应用标记。这些可通过例如在计量学实验室中测试而进行验证。在很多构造中，转子流量计本体本身通过铸造半透明丙烯酸(acrylic)材料构造而成，其提供了用于承受流体压力的高强度，使得可以精确尺寸铸造渐尖流管，并允许可通过转子流量计本体直接观察到指标。

结合有阀的转子流量计可用于计量或控制流经导管的流体。在观察转子流量计时调整阀使得用户可选择流过导管的期望的流。能够进行精细调整的阀可产生相应的对于流过转子流量计的流速的精细调整。在一些构造中，阀可为转子流量计设计中的集成部件。在该情况下，转子流量计可用于高精度地控制并监控流体流。

随着转子流量计尺寸增大以容纳更高流速，由于铸造流量计本体的丙烯酸材料的成本而使得流量计成本指数地上涨。用于这些更大转子流量计的阀的尺寸增大可增加用于构造该流量计的丙烯酸材料的用量。由于传统转子流量计构造采用拉长的长方形构造，阀尺寸的增加可使得转子流量计本体的横截面增加，不仅仅是阀的面积增加，而是沿着其整个长度增加。因此，期望的是构造集成的转子流量计阀，其在尺寸上是紧凑的并且允许精细调整。

发明内容

本发明涉及一种用于测量流体流的系统和装置。根据一方面，转子流量计本体，包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间提供流体连通的流动通道。用于控制流经所述入口的流的阀，包括围绕第一轴转动的驱动器。所述驱动器包括蜗轮螺纹。所述阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的阀驱动元件。所述阀驱动元件包括与所述驱动器上蜗轮螺纹配合的蜗轮齿，以使所述驱动器围绕所述第一轴的转动带动所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述阀驱动元件进一步包括第一螺纹，所述第一螺纹随着所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述第一螺纹设置为用于与第二螺纹啮合并配合，以使阀部件沿着所述第二轴线性移动，响应于所述阀驱动元件的转动。所述阀部件的线性移动将所述阀开启和关闭。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀驱动元件可包括梭套筒，并且所述阀部件可包括阀梭。所述第一螺纹可为所述梭套筒上的内螺纹，并且所述第二螺纹可为形成在所述阀梭的杆部上的外螺纹。所述阀梭的杆部可接收在所述梭套筒中，以使所述第一和第二螺纹相互配合。所述梭套筒围绕所述第二轴转动，响应于所述驱动器围绕所述第一轴的转动。所述第一和第二螺纹之间的配合致使所述阀梭沿着所述第二轴线性移动，响应于所述梭套筒围绕所述第二轴的转动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述蜗轮齿形成在所述梭套筒的外表面上，并且所述蜗轮齿和所述第一螺纹沿着所述梭套筒的长度的相同部分设置。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀可包括阀壳体，用于支撑所述阀梭和所述梭套筒。所述阀梭的杆可包括与所述壳体的表面配合的平面，所述平面防止了所述杆的转动，并保证所述梭套筒的转动致使所述阀梭的线性移动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述壳体可具有两片构造，用于接收旋进所述梭套筒的所述阀梭。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述壳体可包括作为用于支撑所述梭套筒相对于所述壳体转动的套管的部分。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀梭包括密封板，所述密封板由一材料构成，所述材料与构成所述转子流量计本体的材料形成良好密封。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，转子流量计阀可包括阀梭，用于沿着第一轴线性移动，以将所述阀从开启状态移动至关闭状态。所述阀梭可包括外螺纹。所述转子流量计阀还可包括围绕所述第一轴转动的梭套筒。所述梭套筒包括外蜗轮齿和用于接收所述阀梭的外螺纹的内螺纹。所述转子流量计阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的驱动器。所述驱动器包括蜗轮螺纹，与所述梭套筒上的蜗轮齿配合，以使所述驱动器围绕所述第二轴的转动带动所述阀杆围绕所述第一轴的转动。由于所述螺纹的配合，所述梭套筒围绕所述第一轴的转动致使所述阀梭沿着所述第一轴的线性移动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀还可包括阀壳体，并且所述阀驱动元件可包括阀杆。所述第一螺纹可为所述阀杆上的外螺纹，并且所述第二螺纹可为形成在所述阀壳体的部分上的内螺纹。所述阀杆围绕所述第二轴转动，响应于所述驱动器围绕所述第一轴的转动。所述第一和第二螺纹之间的配合致使所述阀杆沿着所述第二轴线性移动，响应于围绕所述第二轴的转动。所述阀部件通过所述阀杆被支撑，并随着所述阀杆线性移动，以开启和关闭所述阀。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀杆上的所述螺纹占用沿着所述阀杆的长度的第一纵向段，并且所述蜗轮齿占用沿着所述阀杆的长度的第二纵向段。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述第二纵向段的长度被选择为在保持所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿之间接触的前提下允许所述阀杆沿着所述第一轴纵向移动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述螺纹和所述蜗轮齿至少部分地相互叠置并占用所述阀杆的相同纵向段。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，重叠的螺纹和蜗轮齿可产生设置成以螺旋的排和列设置的部件齿。所述部件齿具有两对相对侧，其中一对与所述蜗轮螺纹配合，以产生所述阀杆的转动，另一对与所述阀壳体上的螺纹配合，以产生沿着所述第一轴的纵向移动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀杆可包括板支撑件，用于支撑所述阀杆的终止端上的密封板。所述板支撑件可促使所述密封板围绕所述第一轴相对于所述阀杆的转动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀杆和所述板支撑件可由相同材料构造，从而最小化由于在使用时部件间的摩擦配合而导致的磨损。所述板支撑件可将所述密封板隔离于所述摩擦配合，以促使所述密封板由与构成所述转子流量计本体的材料形成良好密封的材料构成。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀杆可包括头，用于与所述板支撑件上的通道滑动配合，以将所述板支撑件连接至所述阀杆，并促使所述支撑件相对于所述杆的转动。板支撑件可包括头，用于与在密封板上的通道滑动配合，从而将密封板连接至板支撑件。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，转子流量计阀可包括阀杆，用于沿着第一轴线性移动，以将所述阀从开启状态移动至关闭状态。所述阀杆可包括致使线性移动的螺纹，响应于所述阀杆围绕所述第一轴的转动。所述转子流量计阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的驱动器。所述驱动器可包括与所述阀杆上蜗轮齿配合的蜗轮螺纹，以使所述驱动器围绕所述第二轴的转动带动所述阀杆围绕所述第一轴的转动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述转子流量计本体可包括阀腔体，用于接收所述阀壳体。所述阀腔体与所述入口流体连通，并形成孔，流体通过所述孔可从入口流入流管。所述阀可被驱动，以控制流经所述孔的流体。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述阀可包括连接至所述阀驱动元件的密封板。所述阀可被驱动以移动所述密封板与围绕所述孔的阀腔体壁的部分配合，以将所述阀关闭并阻挡流经所述孔的流体。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿组合形成用于驱动所述阀的蜗轮。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿被选择以产生齿轮减速，其中所述阀驱动元件的单次转动需要所述驱动器的多次转动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述齿轮减速为4：1，其中所述阀驱动元件的单次转动需要所述驱动器的四次转动。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述蜗轮螺纹具有4条纹，并且所述阀驱动元件包括16个蜗轮齿。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述入口可包括螺纹，用于与螺纹适配器配合，以将所述适配器连接至所述转子流量计本体。所述适配器可被连接至导管，用于输送流体至所述转子流量计。所述适配器在旋进所述入口时可将所述阀固定在所述阀腔体中。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述驱动器可延伸穿过所述转子流量计本体，并且所述转子流量计本体可进一步包括连接至在所述转子流量计本体外的所述驱动器的控制把手。所述把手可手动转动以控制所述阀。

根据另一方面，单独于或结合于上述任一方面，所述转子流量计可进一步包括置于所述流管中的指示器，并且可对照所述转子流量计本体上的指标进行查看。所述指示器响应于流管中的流而移动，并通过所述指标指示流经所述流管的流体的量。

根据另一方面，转子流量计阀可包括阀杆，用于沿着第一轴线性移动，以将所述阀从开启状态移动至关闭状态。所述阀杆可包括致使线性移动的螺纹，响应于所述阀杆围绕所述第一轴的转动。所述转子流量计阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的驱动器。所述驱动器可包括与所述阀杆上蜗轮齿配合的蜗轮螺纹，以使所述驱动器围绕所述第二轴的转动带动所述阀杆围绕所述第一轴的转动。

附图说明

本发明以实例形式进行阐述，并且不受限于附图。附图中，相同标记代表相同元件。附图中：

图1为根据本发明的用于测量和计量流体流的装置的立体图。

图2为图1中所示装置的侧视图。

图3为图1中所示装置的爆炸立体图。

图4为图1中所示装置一部分的立体图，其示出了该装置的第一状态。

图5为图4中所示装置的一部分的侧视图。

图6为图4中所示装置的一部分的截面图。

图7为图1中所示装置一部分的立体图，其示出了装置的第一状态。

图8为图7中所示装置的一部分的侧视图。

图9为图7中所示装置的一部分的截面图。

图10为根据本发明另一方面的用于测量和计量流体流的装置的立体图。

图11为根据本发明另一方面的用于测量和计量流体流的装置的立体图。

图12为图11中所示装置的侧视图。

图13为图11中所示装置的爆炸立体图。

图14为图11中所示装置一部分的立体图，其示出了装置的第一状态。

图15为图11中所示装置一部分的立体图，其示出了装置的第二状态。

图16和17为图11中所示装置的一部分的侧视图，其特定部分以虚线示出。

具体实施方式

参见图1-3，用于测量和计量流体流的装置包括转子流量计。转子流量计10包括具转子流量计本体20，转子流量计本体20具有入口22，一个或多个出口24以及在入口和出口之间延伸的流管26。流管26具有渐尖的圆锥形结构，并设置为其窄端30位于临近或靠近出口22处，并且其宽端32位于临近或靠近出口24处。在入口端，本体20包括阀腔体100，阀腔体100位于入口22和流管26之间，并在入口和流管之间实现流体连通。在使用时，转子流量计10设置为被竖直导向，使得入口22位于底部并且出口24位于顶部。安装孔28可方便以此方式安装转子流量计10。

入口22和出口24各自具有圆柱形构造，其上形成有内部螺纹。口22和24用于接收螺纹适配器40，螺纹适配器40可方便与管道、管或其他导管(未示出)的连接，这些管用于向转子流量计10输送入流体或从转子流量计10输送出流体。例如，适配器40可包括具有标准聚氯乙烯(PVC)耦合(例如雌耦合)的部分，用于接收PVC导管，其可以已知方式使用传统PVC胶泥(cement)固定。

转子流量计10还包括指示器50，指示器50通过棒52支撑在流管26中，棒52连接至帽70，帽70通过螺纹连接在转子流量计10的出口端处固定于本体20。指示器50具有中空中心通道，棒52在中空中心通道中延伸。指示器50可因而沿着棒52的长度滑动。指示器50和棒52由显示出相对低的滑动摩擦力的材料(例如抛光不锈钢)制成，使得指示器可沿着棒的长度自由滑动。横向延伸销钉66将棒52的自由端稳定在流管26中。

指示器50具有头部54和管状尾部56，二者同轴设置并沿着轴58与棒52同轴。尾部56具有倒角端部，对在流管26中流经指示器50附近的流体具有很小的阻力。头部54具有圆柱顶部60和喇叭部62，喇叭部62以横向延伸至(例如垂直于)轴58的面64结束。面64面向流体流动方向相反的方向，在图1-2中通常以箭头指出。在流管20中的流体流与面64配合并在面64上施加力，使得指示器50沿着棒52滑动，响应于流管26中的流体流。

本体20包括便于确认转子流量计10中流动的标记70。对于该目的，标记70的使用要求用户掌握对照标记观察指示器50。转子流量计10的使用要求用户能够在流通道20中观察指示器50。为此，本体20可由铸造丙烯酸材料制成，该材料为半透明的并且强度大、持久耐用，并具有一定防腐蚀能力。有利的是，铸造丙烯酸构造可实现本体20的单片结构。本体20的表面可被抛光而得到光滑、玻璃似的外观，标记70可置于(例如通过印刷或丝印)该表面。

转子流量计10还包括支撑于本体20的阀腔体100中的阀或阀组件102。参见图3，阀组件102包括阀壳体110，阀壳体110例如由模制塑料形成，因而具有单片结构。阀壳体110具有隔开的半圆或圆柱端部112、114，设置为用于在阀组件接收于转子流量计本体20中时，与阀腔体100的圆柱内表面紧密配合。

阀壳体110包括在端部112、114之间延伸的壳体壁116，其具有结构轮廓以形成用于接收组件的凹进或空间118，组件包括阀驱动元件，其形式为阀杆120、板支撑件122和密封板124。阀杆120包括具有外螺纹130的部分以及具有外蜗轮齿132的部分。

临近螺纹130的阀杆120的终止端包括轴向延伸的六角孔134。临近蜗轮齿的阀杆120的终止端包括用于在板支撑件122上与通道138滑动配合而将板支撑件连接至阀杆的圆头136。类似地，板支撑件122包括头140，用于与通道142在密封板124上滑动配合，从而将密封板连接至板支撑件。板支撑件122因而将密封板124连接至阀杆。由圆头136在通道138中的滑动配合而建立的该连接使得阀杆120相对于板支撑件122和密封板124转动。

阀壳体110包括内部螺纹领150，螺纹领150相对于凹进118从壳体壁116延伸。领150用于接收阀杆120的螺纹部130。在阀杆120端部的六角孔134促使或辅助阀杆与领150之间螺纹连接的形成和调整。

阀组件102还包括驱动器180和用于手动转动驱动器的把手182。驱动器180具有大致为圆柱轴的形式，并包括形成有外蜗轮螺纹184的部分。在临近蜗轮螺纹184处，驱动器180的终止端形成圆柱销钉部186。相对于销钉部186的驱动器180的端部190接收把手182并包括平面192，平面192用于将把手和驱动器互相连接并进行配合。在蜗轮螺纹184和端部190之间，具有环形肩部194和用于接收O环(未示出)的O环凹槽196。

由阀壳体110的壁116定义的凹进118也用于接收驱动器180。为此，阀壳体110包括圆柱接收器部200，用于接收销钉部186并支撑驱动器180相对于阀壳体110转动。

参见图4-9，在阀组件102的组装状态中，驱动器180的销钉部186位于阀壳体110的接收器部200中，并且驱动器因而可围绕轴210相对于阀壳体转动。密封支撑140与密封板142组装，并且该组件通过头136与阀杆120组装。阀杆120的螺纹130螺纹连接至阀壳体110的领部150中，如有需要可借助内六角工具通过内六角插座134实现，并且阀杆因而可围绕轴212相对于阀壳体转动。

组装的阀组件102可插入转子流量计本体20的阀腔体100中。阀壳体110上的定位销214可通过阀腔体100中的相应开口而被接收，从而相对于转子流量计本体20将阀组件102导向并固定位置。驱动器180延伸穿过转子流量计本体20中的驱动器开口104(见图2)，使得把手182可贴附于端部190。O环216(见图4-5)可提供驱动器180和驱动器开口104之间的液体密封。当拧入入口22时，阀组件102通过适配器40锁止在阀腔体100中。适配器向阀壳体110施加压缩力，将壳体压入阀腔体100中，并加强密封，从而防止通过驱动器开口104发生泄露。

驱动器180和阀杆120相互垂直延伸，轴210、212相互侧向偏移。在该组装结构中，驱动器蜗轮螺纹184与阀杆蜗轮齿132紧密配合。由于该配合，驱动器180和阀杆之间的配合是蜗轮配合，其中驱动器围绕轴210的转动带动阀杆120围绕轴210转动。由于阀杆螺纹130和阀壳体110的螺纹领150的配合，阀杆120围绕轴210的转动也带动阀杆沿轴210的纵向移动，从而开启/关闭阀。

通过驱动器180的转动，阀102可从关闭状态(见图4-6)被驱动至开启状态(见图7-9)。在开启状态下，密封板142与孔口220隔开，从而实现阀腔体100和流管26之间的液体连通。因此，在开启状态下，流体可通过适配器40流入入口22，通过阀腔体100并穿过孔口220进入流管26中。在流管26中，流体与指示器50配合，并且流体向指示器施加压力，致使指示器沿着棒52滑动，因而通过标记方式提供用户指示，指示通过转子流量计10的流速。

在关闭状态下，阀杆120迫使密封板142朝向围绕孔口220的阀腔体壁222的部分，并因而阻挡流体流经孔口。在开启和关闭状态间调节阀102产生了允许流经孔口220(并随后流经转子流量计10)的流体量的相应调节。通过指示器50/标记70的组合来观察流速使得用户能够调节流经转子流量计的流至期望水平。

阀组件102的蜗轮/螺纹驱动特征的组合是有利的，由于其提供了通过转子流量计10计量的流体流的精细调节。这是由于蜗轮可天然具有高齿轮减速值。因此，阀组件102可用于使阀杆120从完全开启到完全关闭之间梭动(shuttling)，并且反之亦然，需要驱动器180的多次转动。这允许用户方便并可重复地完成阀杆120的位置上的细小变化，因而实现对于流经转子流量计10的流体的精细调节。

蜗轮的齿轮减速值取决于蜗轮齿数与涡杆螺纹条数的比值。涡杆螺纹“条数(starts)”指的是蜗轮螺纹的实际数量，蜗轮驱动器(驱动器180)可包括多个单独的、以嵌套结构围绕驱动器外周设置的螺旋蜗轮螺纹184。蜗轮齿数与蜗杆螺纹条数的比值为驱动器转动比，从而产生相应数量的阀杆转动。

例如，在图1-9中示出的示例性实施例，驱动器180上的蜗轮螺纹184可具有4条，并且阀杆120可包括16个蜗轮齿132。在该实例中，蜗轮减速比可为16:4或4:1，意味着驱动器4次完全转动会产生1次阀杆的完全转动。由于是阀杆120的转动导致其通过螺纹130开启/关闭，清楚地是，移动阀杆从完全关闭到完全开启的转数受到为驱动器和阀杆选择合适的蜗轮比组合以及阀杆螺纹的合适结构和尺寸的影响。这有利地提供了在选择和精细调节流经转子流量计10的流体时的高解析度(resolution)。

阀组件102的蜗轮/螺纹驱动特征的结合也是有利的，由于其提供了能够允许通过转子流量计10的相对高的流速的小型且紧凑设计的阀。该设计允许整个阀组件(除了驱动器180的把手182和把手部190)位于空间(即阀腔体100)中，该空间基本具有与向转子流量计10输送流体的导管的外径(O.D.)相同或稍大于该外径的直径。这可帮助最小化转子流量计本体20的所需尺寸。尤其有利的是，由于当通过铸造丙烯酸材料形成时，本体20为转子流量计10中所需生产的最昂贵部件。

参照图1-9对前述段落中对于阀组件102的结构的描述和说明不意味着将本发明的范围限制到该具体结构。这些阀组件102的结构和其多个部件可被改变或替换，只要不超出本发明的精神和范围即可。例如，虽然图1-9的实施例中示出并描述的阀杆120和驱动器180为偏置设置(垂直的轴210、212)，本领域技术人员可以理解的是，这些轴没有必要相互垂直的延伸。阀杆120和驱动器180上的蜗轮132、184可设置为使得轴210、212相互之间以不垂直的角度延伸。

本发明另一实例中的结构在图10中示出。在该实施例中，阀杆250包括组合螺纹252，其具有蜗轮和螺纹部件。在该结构下，组合螺纹252具有多个部件齿254的外观，其被设置为具有蜗轮和螺纹“部件”的形式。相对于阀杆250可围绕转动的轴256，齿254以纵向延伸螺旋排的方式沿着螺旋齿轴260设置，其具有小螺旋角α。沿着齿轴260延伸的齿254的螺旋排定义了组合螺纹252的蜗轮部件262。蜗轮部件262的齿254具有蜗杆表面280。

同样地，齿254也以更侧向延伸螺旋排的方式沿着螺旋齿轴264设置，其具有相对大的螺旋角β。沿着齿轴264延伸的齿254的螺旋排定义组合螺纹252的螺纹部件266。螺纹部件266的齿254具有螺旋表面282。

驱动器270包括蜗轮272，其与组合螺纹252的蜗轮部件262紧密配合。蜗轮272作用于蜗轮部件262的齿254的蜗杆表面280上。驱动器270围绕驱动器轴274的转动因而带动阀杆250围绕阀杆轴256的转动。随着阀杆250围绕轴256转动，螺纹部件266的齿254的螺旋表面282对阀壳体(未示出)的螺纹反向作用，使得阀杆在开启和关闭状态之间行进。为了便于阀的组装，阀杆可包括一个或多个传统条数螺纹284。

本发明另一实例中的结构在图11-17中示出。在该实施例中，用于测量和计量流体流的装置包括转子流量计。转子流量计290可包括与图1-9中描述和说明的转子流量计本体类似或相同的转子流量计本体292，因而可包括入口、出口、指示器等。

在图11-17示出的实施例中，转子流量计290包括支撑于本体292的阀腔体300中的阀或阀组件302。阀组件302通过螺纹适配器304而被保持在阀腔体300中，螺纹适配器304固定于转子流量计本体292的入口306。适配器304可方便与管道、管或其他导管(未示出)的连接，这些管用于向转子流量计290输送入流体。

阀组件302包括阀壳体310。阀壳体310具有两片模塑的塑料结构，包括第一和第二阀壳体部312、314。阀壳体部312、314具有半圆或圆柱端部，设置为用于在阀组件接收于转子流量计本体292中时，与阀腔体300的圆柱内表面紧密配合。

阀壳体310用于接收阀梭(valve shuttle)320、梭套筒(shuttle sleeve)330和驱动器380形式的阀驱动元件。阀梭320包括带有外螺纹326的杆322以及密封板324。梭套筒330包括外蜗轮齿332和内螺纹334。驱动器380包括轴382，其一端具有蜗轮螺纹384，相对端具有有键部386。有键部386用于接收驱动器把手390。

阀梭320可构造成包括杆322和密封板324的单片。由有助于形成紧密密封的材料构造的密封件360可应用于或组装于置密封板。可选地，阀梭320可由多个可组装形成阀梭的部件构造形成。密封板324可为单个部件或多零件部件，由不同材料构成，这些材料被选择用以使得阀302在关闭状态下的密封效果更好。在一个多零件实例中，密封板324可作为接收密封件的夹钳(clip)，密封件由不同于构造阀梭的材料构造而成，该材料有助于阀302在关闭状态下的密封。例如，该连接可与图1-9的实施例中的板支撑件和密封板之间的连接相类似或相同。

不同于图1-9示出的实施例，图11-17中的阀壳体310不包括螺纹部。壳体310用于支撑梭套筒330和驱动器380围绕其各自的轴336、392转动。更具体地，上壳体部和下壳体部312、314各自包括半圆柱部350、352，其共同定义圆柱座或支承表面，用于支撑位于梭套筒330(临近蜗轮螺纹384)相对端的圆柱销钉部338围绕轴336转动。

另外，上壳体部312包括作为套筒、套管(bushing)或支承表面的圆柱部400，用于支撑驱动器轴382围绕轴392转动。下壳体部314包括作为座或支承表面的圆柱部402，用于支撑临近蜗轮螺纹384的驱动器380的销钉部388围绕轴392转动。

参见图14-17，在阀组件302的组装状态下，阀梭320的杆322的外螺纹326旋进梭套筒330的内螺纹334中。梭套筒330的销钉部338支撑在座350中，使得梭套筒可相对于阀壳体310转动。杆322具有平面328，平面328沿着杆322的长度形成，并与阀壳体310的通道354的相应表面配合，从而防止阀梭320相对于阀壳体转动，而允许相对于阀壳体轴向移动。

驱动器380的销钉部388支撑在下壳体部314的座402中。驱动器380的轴部382支撑在上壳体部312的套管部400中，并延伸穿过套管部400。通过如此组装，杆380的蜗轮螺纹384与梭套筒330的蜗轮齿332啮合并紧密配合。

接收在第一和第二壳体部312、314的相应凹进中的销钉316方便了阀组件302的对准和组装。例如，阀壳体310可包括3个这样的销钉316和凹进318。参见图13，第二壳体部包括一个销钉316和两个凹进318。在该情况下，第二壳体部314可包括一个凹进(未示出)和两个销钉(也未示出)，其被设置为用于接收它们位于第一壳体部上的配对连接件。销钉316和凹进318可设置为具有过盈配合或滑入配合，可保持住阀组件302直到其可被安装，并且可通过适配器304的安装而将该连接固定。

组装的阀组件302可插入转子流量计本体292的阀腔体300中。驱动器380延伸穿过转子流量计本体292中的驱动器开口294(见图13)，这导向并固定了阀组件302相对于转子流量计本体的位置。随后，驱动器把手390可贴附于驱动器380的端部386。O环或其他合适的密封(未示出)可提供驱动器380和驱动器开口294之间的液体密封。当拧入入口306时，阀组件302通过适配器304锁止在阀腔体300中。适配器304向阀壳体310施加压缩力，维持壳体部312、314的连接，并将壳体压入阀腔体300中，并加强密封，从而防止通过驱动器开口304发生泄露。

由于驱动器380上蜗轮螺纹384和梭套筒330上蜗轮齿332之间的配合，驱动器围绕轴392的转动带动梭套筒围绕轴336的转动。由于杆322上外螺纹326和梭套筒330上内螺纹334之间的螺纹配合，又由于杆平面328和通道354之间的配合防止了杆的转动，梭套筒的转动导致阀梭320沿着轴336的线性移动。因此，驱动器380围绕轴392的转动带动阀梭320沿着轴336的线性行进，这开启/关闭阀。

在转子流量计290的组装状态下，阀梭320沿着轴336在图15示出的完全关闭状态和图16示出的完全开启状态之间线性行进。阀梭320的位置，也即阀302的百分比开启/关闭状态，可通过手动转动驱动器380的调节从而被精细调整。

在开启状态下，密封板324与孔口410隔开，从而实现阀腔体300和流管26之间的流体连通。因此，在开启状态下，流体可通过适配器304流入入口22，通过阀腔体300并穿过孔口410到流管26中。一旦进入流管26，流体配合并操作指示器50(例如参见图1)，类似于参见图1-9中实施例所述的方式或与之相同，从而将流速通过转子流量计290以指标的方式提供给用户。

在关闭状态下，密封板324朝向围绕孔口420的阀腔体壁412的部分，并因而阻挡流体流经孔口。在开启和关闭状态间调节阀302产生了允许流经孔口410(并随后流经转子流量计290)的流体量的相应调节。通过指示器50/标记70的组合(例如参见图1)来观察流速使得用户能够调节流经转子流量计的流至期望水平。

阀组件302的蜗轮/螺纹驱动特征的组合是有利的，由于其提供了通过转子流量计30计量的流体流的精细调节。这是由于蜗轮可天然具有高齿轮减速值。因此，阀组件302可用于使阀梭320从完全开启到完全关闭之间的梭动，并且反之亦然，需要驱动器380的多次转动。这允许用户方便并可重复地完成阀梭320的位置上的细小变化，因而实现对于流经转子流量计290的流体的精细调节。

蜗轮的齿轮减速值取决于蜗轮齿数与涡杆螺纹条数的比值。蜗轮螺纹“条数”指的是蜗轮螺纹的实际数量，蜗轮驱动器(驱动器380)可包括多个单独的、以嵌套构造围绕驱动器外周设置的螺旋蜗轮螺纹384。蜗轮齿数与蜗杆螺纹条数的比值为驱动器转动比，从而产生相应数量的阀杆转动。

例如，在图11-17中示出的示例性实施例，驱动器380上的蜗轮螺纹384可具有4条，并且阀梭320可包括16个蜗轮齿332。在该实例中，蜗轮减速比可为16:4或4:1，意味着驱动器4次完全转动会产生1次梭套筒330的完全转动。由于是梭套筒330的转动导致阀梭320通过螺纹326、334开启/关闭，清楚地是，移动阀梭从完全关闭到完全开启的转数受到为驱动器和梭套筒选择合适蜗轮比以及梭套筒和阀梭螺纹的合适结构和尺寸的影响。这有利地提供了在选择和精细调节流经转子流量计290的流体时的高解析度。

阀组件302的蜗轮/螺纹驱动特征的结合也是有利的，由于其提供了能够允许通过转子流量计290的相对高的流速的小型且紧凑设计的阀。该设计允许整个阀组件(除了驱动器的把手390和端把手部386)位于空间(即阀腔体300)中，该空间基本具有与向转子流量计290输送流体的导管的外径(O.D.)相同或稍大于该外径的直径。这可帮助最小化转子流量计本体20的所需尺寸。尤其有利的是，由于当通过铸造丙烯酸材料形成时，本体20为转子流量计290中所需生产的最昂贵部件。

有利的是，阀梭320的螺纹杆322直接旋进梭套筒330，致使施加在阀梭的力沿着杆的中心轴(即轴336)施加。这帮助消除可能例如产生于以横向或偏置方式向杆322施加力之处的悬臂力。

另外，支撑/嵌套在两个壳体部312、314之间的杆322和梭套筒330保持并对准这两个部件。这协助使得阀302表现出更平滑、更可靠以及更鲁棒的表现。

进一步地，该两件壳体结构使得这些部件在生产过程中以相比于单件壳体结构中更低复杂度而被生产。例如，可单纯地通过单个模塑过程实现两件壳体构造，而单件壳体可能除了模塑过程以外还需要机械加工。这减少了复杂度，从而可提供节省成本的优势。

参照图11-17对前述段落中对于阀组件302的结构的描述和说明不意味着将本发明的范围限制到该具体的结构。这些阀组件302的结构和其多个部件可被改变或替换，只要不超出本发明的精神和范围即可。例如，虽然图11-17的实施例中示出并描述的驱动器380、梭套筒330和阀梭320为偏置设置(垂直的轴392、336)，本领域技术人员可以理解的是，这些轴没有必要相互垂直的延伸。梭套筒330上的蜗轮齿332和驱动器380上的蜗轮蜗轮螺纹384可设置为使得轴392、336相互之间以不垂直的角度延伸。

在上述描述中呈现的示例性实施例不意味着排除所有可能的结构。应理解的是，大量的其他变体是存在的，并且此处描述的示例性实施例不意味着以任何方式限制本发明的范围、应用或结构。当然，上述的具体描述为本领域技术人员提供了方便的、有益的路线，从而实施所描述的实施例。应理解的是，可在不脱离本发明和其法律等同体的范围的前提下对元件的功能和设置进行多种改变。

Claims (26)

1.一种转子流量计，包括：

转子流量计本体，所述转子流量计本体包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间提供流体连通的流动通道；以及

阀，所述阀用于控制流经所述入口的流体流，并且所述阀包括：

驱动器，所述驱动器围绕第一轴转动，并且所述驱动器包括蜗轮螺纹；以及

阀驱动元件，所述阀驱动元件围绕第二轴转动，所述第二轴横向延伸至所述第一轴，所述阀驱动元件包括与所述驱动器上的所述蜗轮螺纹配合的蜗轮齿，使得所述驱动器围绕所述第一轴的转动带动所述阀驱动元件围绕所述第二轴的转动，

其中，所述阀驱动元件进一步包括随着所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动的第一螺纹，所述第一螺纹设置为用于与第二螺纹配合并啮合以使阀部件响应于所述阀驱动元件的转动而沿着所述第二轴线性移动，所述阀部件的所述线性移动开启和关闭所述阀。

2.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述阀驱动元件包括梭套筒并且所述阀部件包括阀梭，所述第一螺纹包括所述梭套筒上的内螺纹，并且所述第二螺纹包括在所述阀梭的杆部上形成的外螺纹；

其中，所述阀梭的所述杆部接收在所述梭套筒中，使得所述第一和第二螺纹相互配合，并且其中，所述梭套筒可响应于所述驱动器围绕所述第一轴的转动而围绕所述第二轴转动，所述第一螺纹和所述第二螺纹之间的配合使得所述阀梭响应于所述梭套筒围绕所述第二轴的转动而围绕所述第二轴线性移动。

3.根据权利要求2所述的转子流量计，其中，所述蜗轮齿形成在所述梭套筒的外表面上，并且其中，所述蜗轮齿和所述第一螺纹沿着所述梭套筒的长度的同一部分设置。

4.根据权利要求2所述的转子流量计，其中，所述阀进一步包括用于支撑所述阀梭和所述梭套筒的阀壳体，所述阀梭的所述杆包括与所述壳体的表面配合的平面，所述平面防止所述杆的转动并有助于保证所述梭套筒的转动引起所述阀梭的线性移动。

5.根据权利要求4所述的转子流量计，其中，所述壳体具有两片构造，用于接收旋进所述梭套筒的所述阀梭。

6.根据权利要求5所述的转子流量计，其中，所述壳体包括作为用于支撑所述梭套筒相对于所述壳体进行转动的套管的部分。

7.根据权利要求2所述的转子流量计，其中，所述阀梭包括密封板，所述密封板由一种材料构成，所述材料利于与构成所述转子流量计本体的材料形成良好密封。

8.一种转子流量计阀，包括：

阀梭，所述阀梭用于沿着第一轴线性移动，以将所述阀从开启状态移动至关闭状态，所述阀梭包括外螺纹；

梭套筒，所述梭套筒围绕所述第一轴转动，并且所述梭套筒包括外蜗轮齿和用于接收所述阀梭的外螺纹的内螺纹；以及

驱动器，所述驱动器围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动，并且所述驱动器包括与所述梭套筒上的所述蜗轮齿配合的蜗轮螺纹，以使所述驱动器围绕所述第二轴的转动带动所述阀杆围绕所述第一轴的转动，其中，由于所述螺纹的配合，所述梭套筒围绕所述第一轴的转动引起所述阀梭沿所述第一轴的线性移动。

9.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述阀还包括阀壳体，所述阀驱动元件包括阀杆，所述第一螺纹包括所述阀杆上的外螺纹，并且所述第二螺纹包括在所述阀壳体的部上形成的内螺纹；

其中，所述阀杆可响应于所述驱动器围绕所述第一轴的转动而围绕所述第二轴转动；

其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹之间的配合引起所述阀杆响应于围绕所述第二轴的转动而沿着所述第二轴线性移动；并且

其中，所述阀部件被所述阀杆支撑并随着所述阀杆线性移动，以开启和关闭所述阀。

10.根据权利要求9所述的转子流量计，其中，所述阀杆上的所述螺纹占用沿着所述阀杆的长度的第一纵向段，并且所述蜗轮齿占用沿着所述阀杆的长度的第二纵向段。

11.根据权利要求10所述的转子流量计，其中，所述第二纵向段的长度的选择使得在保持所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿之间接触的同时允许所述阀杆沿着所述第一轴纵向移动。

12.根据权利要求9所述的转子流量计，其中，所述螺纹和所述蜗轮齿至少部分地相互叠置并占用所述阀杆的同一纵向段。

13.根据权利要求12所述的转子流量计，其中，叠置的所述螺纹和所述蜗轮齿产生以螺旋的排和列设置的部件齿，所述部件齿具有两对相对侧，其中一对与所述蜗轮螺纹配合以产生所述阀杆的转动，另一对与所述阀壳体上的所述螺纹配合以产生沿着所述第一轴的纵向移动。

14.根据权利要求9所述的转子流量计，进一步包括用于将密封板支撑在所述阀杆的终止端上的板支撑件，所述板支撑件促使所述密封板围绕所述第一轴相对于所述阀杆的转动。

15.根据权利要求14所述的转子流量计，其中，所述阀杆和所述板支撑件由相同的材料构造，从而最小化使用期间部件之间的摩擦配合带来的磨损；所述板支撑件将所述密封板隔离于所述摩擦配合，从而便于所述密封板由一种有利于与构造所述转子流量计本体的材料产生良好密封的材料构成。

16.根据权利要求14所述的转子流量计，其中所述阀杆包括头，用于与所述板支撑件上的通道滑动配合，从而将所述板支撑件连接至所述阀杆并促使所述支撑件相对于所述杆转动；所述板支撑件包括头，用于与所述密封板上的通道滑动配合，从而将所述密封板连接至所述板支撑件。

17.一种转子流量计阀，包括：

阀杆，所述阀杆用于沿着第一轴线性移动，从而将所述阀从开启状态移动至关闭状态，并且所述阀杆包括引起响应于所述阀杆围绕所述第一轴的转动的所述线性移动的螺纹；以及

驱动器，所述驱动器围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动，并且所述驱动器包括蜗轮螺纹，所述蜗轮螺纹与所述阀杆上的蜗轮齿配合，以使所述驱动器围绕所述第二轴的转动带动所述阀杆围绕所述第一轴的转动。

18.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述转子流量计本体包括用于接收所述阀壳体的阀腔体，所述阀腔体与所述入口流体连通并有助于形成孔，流体能够从所述入口流经所述孔流入所述流动通道；所述阀被驱动以控制流经所述孔的流体。

19.根据权利要求18所述的转子流量计，其中，所述阀包括密封板，所述密封板连接至所述阀驱动元件；所述阀被驱动以将所述密封板移入与围绕所述孔的阀腔体壁的部分相配合的状态，从而关闭所述阀并阻挡流经所述孔的流体。

20.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿组合形成用于驱动所述阀的蜗轮。

21.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述蜗轮螺纹和所述蜗轮齿的选择使得产生齿轮减速，其中所述阀驱动元件的单次转动需要所述驱动器的多次转动。

22.根据权利要求21所述的转子流量计，其中，所述齿轮减速为4：1，其中所述阀驱动元件的单次转动需要所述驱动器的四次转动。

23.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述蜗轮螺纹具有4条纹，并且所述阀驱动元件包括16个蜗轮齿。

24.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述入口包括用于与螺纹适配器配合的螺纹，用以将所述适配器连接至所述转子流量计本体；所述适配器与用于将流体输送至所述转子流量计的导管连接，所述适配器当被旋进所述入口时将所述阀固定在所述阀腔体中。

25.根据权利要求1所述的转子流量计，其中，所述驱动器延伸穿过所述转子流量计本体，所述转子流量计进一步包括连接至在所述转子流量计本体外侧的所述驱动器的控制把手，手动转动所述把手以控制所述阀。

26.根据权利要求1所述的转子流量计，进一步包括置于所述流动通道中并且可对照所述转子流量计本体上的指标进行查看的指示器，所述指示器响应于所述通道中的流而移动，并通过所述指标指示流经所述通道的所述流体的量。