CN107270977A - 一种双通道涡轮流量计 - Google Patents

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Abstract

一种双通道涡轮流量计，包括内部有流体通道的壳体(8)；该流体通道中固定设置有腔体(5)，该腔体(5)内部形成有涡轮测量通道(10)；腔体(5)与壳体(8)之间形成有靶式位移测量通道(11)；涡轮流量计还包括与腔体(5)连接的支承轴(1)；该支承轴(1)轴向上开设有通孔，该通孔与涡轮测量通道(10)连通；涡轮流量计还包括套设在支承轴(1)上的弹簧(4)和可滑动地套设在支承轴(1)上并通过弹簧(4)与腔体(5)连接的靶片(2)；该靶片(2)用于承受流体冲力而滑动，从而打开靶式位移测量通道(11)的入口；本发明的涡轮流量计通过采用靶式位移测量通道扩展了测量流经流体通道中流体速度的范围，测量精度高。

Description

一种双通道涡轮流量计
技术领域
本发明涉及流量计领域，尤其涉及一种双通道涡轮流量计。
背景技术
涡轮流量计具有安装于测量室中的涡轮，该涡轮受流体冲击会产生旋转；涡轮旋转的转速在大多数情况时与流经测量室的流体流速成正比关系。通过测量涡轮的转速，也就能测量测量室的出流量。由于涡轮轴必然安装于支承轴承上，当流体流速过低，其冲击力不足以克服轴承摩擦力，涡轮可能不转或者其旋转并不遵循流速-转数之间的正比关系，而这会对引起测量室出流量的测量误差。同时，当流体流速过快，涡轮的转速也必然过快，而这又会加速轴承的磨损，甚至导致流量计的损坏。基于上述原因，传统的涡轮流量计只能适用于一个相对狭窄的流速区间，其应用范围受到较大的限制。
发明内容
本发明的目的是针对传统涡轮流量计只能适用于一个相对狭窄的流速区间的问题，提出了一种流速适用面广、测量精度高的双通道涡轮流量计。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
本发明提出了一种涡轮流量计，包括内部有流体通道的壳体；该流体通道中固定设置有腔体，该腔体内部形成有涡轮测量通道；腔体与壳体之间形成有靶式位移测量通道；涡轮流量计还包括与腔体连接的支承轴；该支承轴轴向上开设有通孔，该通孔与涡轮测量通道连通；
涡轮流量计还包括套设在支承轴上的弹簧和可滑动地套设在支承轴上并通过弹簧与腔体连接的靶片；该靶片用于承受流体冲力而滑动，从而打开靶式位移测量通道的入口；
涡轮流量计还包括可转动地设置在涡轮测量通道中的叶轮，用于探测叶轮转速的光电测量装置，用于测量靶片位移的位移传感器以及分别与光电测量装置和位移传感器电性连接、用于根据靶片位移计算获得靶式位移测量通道的入口开口面积，并根据靶式位移测量通道的入口开口面积和叶轮转速来计算流经流体通道的流体流量的运算装置。
本发明上述的涡轮流量计中，壳体的内壁上还装设有用于将靶片限制于支承轴上，并使弹簧一直处于压缩状态的定位环。
本发明上述的涡轮流量计中，壳体内壁的在靠近靶片的位置上缩径，以使靶式位移测量通道的入口朝向与支承轴垂直。
本发明上述的涡轮流量计中，靶片包括可滑动地套设在支撑轴上的承力部以及与承力部固定连接、用于打开或闭合靶式位移测量通道入口的密封部。
本发明上述的涡轮流量计中，位移传感器设置在壳体的在靶式位移测量通道的入口处的内壁上或腔体上。
本发明上述的涡轮流量计中，所述运算装置安装在壳体的外壁上，所述涡轮流量计还包括安装在壳体外壁上并与运算装置电性连接，用于显示流过流体通道的流体流量的显示装置。
本发明上述的涡轮流量计中，腔体通过支架与壳体内壁连接，或直接安装在壳体的内壁上。
本发明的双通道涡轮流量计通过采用靶式位移测量通道，限制了涡轮测量通道中的流体流速，减小了涡轮测量通道中叶轮的磨损，同时还扩展了测量流经流体通道中流体速度的范围，测量精度高，实用性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了本发明实施例的双通道涡轮流量计的示意图；
图2示出了图1所示的双通道涡轮流量计的一状态示意图。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是：传统涡轮流量计只能适用于一个相对狭窄的流速区间；当流体流速过低，其冲击力不足以克服轴承摩擦力，涡轮可能不转或者其旋转并不遵循流速-转数之间的正比关系，而这会对引起测量室出流量的测量误差。同时，当流体流速过快，涡轮的转速也必然过快，而这又会加速轴承的磨损，甚至导致流量计的损坏。本发明提出的解决该技术问题的技术思路是：在涡轮流量计中，构造涡轮测量通道和靶式位移测量通道，其中，当流经涡轮流量计的流体流速较小时，靶式位移测量通道的开口闭合，流体只从涡轮测量通道通过，流体流量可根据传统涡轮流量计的流量测量原理得到；当流经涡轮流量计的流体流速达到一定阈值时，靶式位移测量通道的开口张开；这样，流经涡轮流量计的流体流量就通过流经两通道的流体流量之和得到。在这里，靶式位移测量通道可以有效分担涡轮测量通道的流量，从而减小涡轮测量通道中叶轮的磨损。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。
参照图1和图2，图1示出了本发明实施例的双通道涡轮流量计的示意图；图2示出了图1所示的双通道涡轮流量计的一状态示意图。
如图1所示，涡轮流量计包括壳体8，该壳体8内形成有流体通道，流体通过该流体通道而流过该涡轮流量计。
流体通道中固定设置有腔体5，腔体5内部形成有涡轮测量通道10；涡轮测量通道10中设置有叶轮7；该叶轮7通过转轴(图中未示出)安装在涡轮测量通道10中，叶轮7在流经涡轮测量通道10的流体的冲力作用下进行旋转。优选地，在本实施例中，涡轮测量通道10具有环形通道段，从而使流经该涡轮测量通道10的流体被整流成旋转流场。
进一步地，腔体5可以通过支架(图中未示出)与壳体8内壁连接，也可以直接安装(如焊接)在壳体8的内壁上；腔体5的截面面积小于流体通道的截面面积，从而使腔体5与壳体8之间形成有靶式位移测量通道11；根据腔体5外表面形状以及腔体5与壳体8的连接方式，靶式位移测量通道11可以有一条或多条；
进一步地，涡轮流量计还包括与腔体5连接的支承轴1；该支承轴1轴向上开设有通孔，该通孔与涡轮测量通道10连通；优选地，在本实施例中，支承轴1为中空圆柱轴体，并且，支承轴1的入口截面与流体通道的入口截面平行，从而减小流入支承轴1中的流体的流动阻力。可以理解，支撑轴1的形状并不限于圆柱形，还可以呈多边形、异形等。
涡轮流量计还包括套设在支承轴1上的弹簧4和可滑动地套设在支承轴1上的靶片2；靶片2通过弹簧4与腔体5连接，用于承受流体冲力而滑动，从而打开靶式位移测量通道11的入口；在本实施例中，壳体8内壁的在靠近靶片2的位置上缩径，以使靶式位移测量通道11的入口朝向与支承轴1垂直。靶片2包括可滑动地套设在支撑轴1上的承力部以及与承力部固定连接、用于打开或闭合靶式位移测量通道11的入口的密封部。这里，当靶片2滑动，以使密封部与壳体8相接触时，靶式位移测量通道11的入口便被密封部闭合。进一步地，承力部具有斜面，从而使靶片2更容易被流体推动；该斜面可以是锥斜面或者平斜面。
进一步地，在本实施例中，壳体8的内壁上还装设有用于将靶片2限制于支承轴1上，并使弹簧4一直处于压缩状态的定位环3。这样，在当靶片2在弹簧4的作用下抵持于定位环3上时，弹簧4仍然保持压缩状态，可以保证靶式位移测量通道11的入口完全密封。在一些实施例中，弹簧4的两端分别与腔体5和靶片2固定连接，同时，涡轮流量计也不具有定位环3；此时，只要靶片2的密封部足够大，则在当弹簧4处于放松状态时，靶片2的密封部仍然可以将靶式位移测量通道11的入口完全密封。
在本实施例中，腔体5与壳体8之间形成有两条靶式位移测量通道11；这里，腔体5外表面形状以及腔体5与壳体8的连接方式可以根据实际测量需要进行改变；当需要使靶式位移测量通道11的入口被打开的更有效率，可以设计多条靶式位移测量通道11，以与腔体5和靶片2配合。
进一步地，涡轮流量计还包括用于探测叶轮7转速的光电测量装置(图中未示出)，用于测量靶片2位移的位移传感器6以及分别与光电测量装置和位移传感器6电性连接、用于根据靶片2位移计算获得靶式位移测量通道11的入口开口面积，并根据靶式位移测量通道11的入口开口面积和叶轮7转速来计算流经流体通道的流体流量的运算装置9。在这里，位移传感器6设置在壳体8的在靶式位移测量通道11的入口处的内壁或腔体5上；运算装置9为具有运算功能的单片机或常规的IC芯片，为现有技术，这里就不具体赘述。在本实施例中，运算装置9安装在壳体8的外壁上，涡轮流量计还包括安装在壳体8外壁上并与运算装置9电性连接，用于显示流过流体通道的流体流量的显示装置，该显示装置可以是数显装置，也可以是机械显示装置。
本实施例的涡轮流量计具有两种工作状态：
1)如图1所示，由于流入流体通道中的流体流速很小，流体作用于靶片2上的压力小于弹簧4作用于靶片2上的初始弹力；此时，靶式位移测量通道11的入口被靶片2封闭。此时，流过流体通道的流体流量为流过涡轮测量通道10的流体流量。
2)如图2所示，当流入流体通道中的流体流速大于一阈值时，流体作用于靶片2上的压力大于弹簧4作用于靶片2上的初始弹力；这样，靶片2向着腔体5移动，从而打开靶式位移测量通道11的入口。流过流体通道的流体流量为分别流过涡轮测量通道10和位移测量通道11的流体流量之和。在本实施例中，靶式位移测量通道11的入口呈矩形，这样，靶式位移测量通道11入口的开口面积与靶片2的位移呈线性关系。而流过靶式位移测量通道11的流体流速与流过涡轮测量通道10的流体流速严格相关，这样，根据流过涡轮测量通道10的流体流速可以算出流过靶式位移测量通道11的流体流速；再根据流过靶式位移测量通道11的流体流速和靶式位移测量通道11入口的开口面积可以计算得到流过靶式位移测量通道11的流体流量。
本发明的双通道涡轮流量计通过采用靶式位移测量通道，限制了涡轮测量通道中的流体流速，减小了涡轮测量通道中叶轮的磨损，同时还扩展了测量流经流体通道中流体速度的范围，测量精度高，实用性强。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种涡轮流量计，其特征在于，包括内部有流体通道的壳体(8)；该流体通道中固定设置有腔体(5)，该腔体(5)内部形成有涡轮测量通道(10)；腔体(5)与壳体(8)之间形成有靶式位移测量通道(11)；涡轮流量计还包括与腔体(5)连接的支承轴(1)；该支承轴(1)轴向上开设有通孔，该通孔与涡轮测量通道(10)连通；
涡轮流量计还包括套设在支承轴(1)上的弹簧(4)和可滑动地套设在支承轴(1)上并通过弹簧(4)与腔体(5)连接的靶片(2)；该靶片(2)用于承受流体冲力而滑动，从而打开靶式位移测量通道(11)的入口；
涡轮流量计还包括可转动地设置在涡轮测量通道(10)中的叶轮(7)，用于探测叶轮(7)转速的光电测量装置，用于测量靶片(2)位移的位移传感器(6)以及分别与光电测量装置和位移传感器(6)电性连接、用于根据靶片(2)位移计算获得靶式位移测量通道(11)的入口开口面积，并根据靶式位移测量通道(11)的入口开口面积和叶轮(7)转速来计算流经流体通道的流体流量的运算装置(9)。
2.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于，壳体(8)的内壁上还装设有用于将靶片(2)限制于支承轴(1)上，并使弹簧(4)一直处于压缩状态的定位环(3)。
3.根据权利要求2所述的涡轮流量计，其特征在于，壳体(8)内壁的在靠近靶片(2)的位置上缩径，以使靶式位移测量通道(11)的入口朝向与支承轴(1)垂直。
4.根据权利要求2述的涡轮流量计，其特征在于，靶片(2)包括可滑动地套设在支撑轴(1)上的承力部以及与承力部固定连接、用于打开或闭合靶式位移测量通道(11)入口的密封部。
5.根据权利要求2述的涡轮流量计，其特征在于，位移传感器(6)设置在壳体(8)的在靶式位移测量通道(11)的入口处的内壁上或腔体(5)上。
6.根据权利要求1述的涡轮流量计，其特征在于，所述运算装置(9)安装在壳体(8)的外壁上，所述涡轮流量计还包括安装在壳体(8)外壁上并与运算装置(9)电性连接，用于显示流过流体通道的流体流量的显示装置。
7.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于，腔体(5)通过支架与壳体(8)内壁连接，或直接安装在壳体(8)的内壁上。
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