CN107515028A - 一种无回流旋转式流量计 - Google Patents

Abstract

一种无回流旋转式流量计，包括箱体、旋转机构和传感器，旋转机构安置在箱体的进流口和出流口之间的腔室中，包括转轴、飞轮和流体通道，转轴内有流入通道，飞轮内有流出通道，流入通道的中心线与转轴的轴线重合或者平行，流出通道的中心线与转轴的轴线之间设置有距离且为异面直线，旋转机构还可以在腔室中做轴向运动，当被测流体的正向运动驱动旋转机构做正方向的轴向移动时，旋转机构内的流体通道开通，从飞轮内流出通道射出的被测流体驱动旋转机构旋转，传感器测量旋转机构的转动，该转动经过转换得到流量；当被测流体的反向运动驱动旋转机构做反方向的轴向移动时，旋转机构内的流体通道关闭，阻止被测流体做反向运动，起到了单向节流阀的作用。

Description

一种无回流旋转式流量计

技术领域:

本发明涉及物理领域，尤其涉及流体计量技术，特别是一种无回流旋转式流量计。

背景技术:

现有技术中，涡轮流量计、容积式流量计和科里奥利质量流量计是流量计中的三类重复性和精度均为最佳的产品，但依然存在不足之处，例如结构复杂、体积庞大、价格较高、耐久性与可靠性差、测量范围窄和安装调试困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种无回流旋转式流量计，所述的这种无回流旋转式流量计要解决现有技术中流量计结构复杂、体积庞大、价格高、耐久性与可靠性差、测量范围窄和安装调试困难的技术问题。

本发明的这种无回流旋转式流量计，包括箱体、旋转机构和传感器，所述的箱体包括一个进流口、一个出流口和位于所述的进流口和出流口之间的腔室，所述的旋转机构设置在所述的腔室中并具有一个转轴和一个与该转轴相连的飞轮，所述的传感器设置在箱体上以测量旋转机构的旋转，所述的旋转机构内含有流体通道，所述的流体通道包括设置在转轴内的流入通道和设置在飞轮内的至少一条流出通道，流入通道的中心线与转轴的中心线重合或平行，任意一条所述的流出通道的中心线和转轴的中心线之间均设置有距离且互为异面直线，其中，所述的旋转机构与箱体的腔室之间设置为轴向的运动副，所述的流入通道与箱体的腔室之间有一个流体阻断机构，利用被测流体的正向流动驱动旋转机构相对于箱体做正方向的轴向运动，从而打开流入通道，利用从流出通道射出的被测流体驱动飞轮以及转轴旋转，利用所述的传感器测量旋转机构的转动，或者，利用被测流体的反向流动驱动旋转机构相对于箱体做反方向的轴向运动，从而关闭流入通道，阻止被测流体的反向流动和旋转机构的旋转。

进一步的，所述飞轮内的流出通道的中心线与转轴的中心线垂直或者接近垂直。

进一步的，所述的流体通道还包括中间通道或过渡区，所述的中间通道或过渡区将流入通道和流出通道连通。

进一步的，所述的旋转机构和腔室之间设置有径向定位机构，所述的径向定位机构包括轴承机构。

进一步的，所述的旋转机构和腔室之间设置有轴向定位机构，所述的轴向定位机构包括轴向挡圈、或垫片、或挡板、或钢球、或活塞-弹簧机构、或以上的两个或更多个机构的组合。

进一步的，所述的轴向定位机构包括挡板和钢球，所述的挡板与箱体连接，挡板含有至少一个过流通道，所述的钢球位于旋转机构和挡板之间，钢球的中心位于转轴的轴线上。

进一步的，所述的活塞-弹簧机构与箱体相连，活塞-弹簧机构偏向于使旋转机构做反方向的轴向运动而关闭旋转机构内的流体通道，而被测流体的正向流动驱使旋转机构和活塞-弹簧机构做正方向的轴向运动而打开旋转机构内的流体通道。

进一步的，所述的箱体包括接头或密封件。

进一步的，所述的传感器包括磁敏传感器，所述的旋转机构中设置有至少一个磁块。

进一步的，所述的所述的流体阻断机构包括一个单向节流阀机构，所述的单向节流阀机构阻止被测流体在旋转机构内的流体通道中做反向流动。

进一步的，所述的单向节流阀机构包括在箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道，当被测流体的正向流动驱使旋转机构做正方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道接通，被测流体从飞轮内的流出通道流出，驱动旋转机构旋转；当被测流体的反向流动驱使旋转机构做反方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道断开，被测流体无法从旋转机构内的流体通道流过，旋转机构停止旋转。

本发明的工作原理是：当被测流体的正向流动驱使旋转机构做正方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道接通，被测流体从飞轮内的流出通道流出，驱动旋转机构旋转，安装在箱体上并邻近旋转机构的传感器测量旋转机构的转速，该转速就可以转换为被测流体的流量；当被测流体的反向流动驱使旋转机构做反方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道断开，被测流体无法从旋转机构内的流体通道流过，旋转机构停止旋转。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明的流量计结构简单、体积小、价格低、耐久性与可靠性好，测量范围宽，安装调试容易，特别是可以测量具有腐蚀性的介质。此外，本发明的流量计可以阻止反方向的流动（回流）。

附图说明：

图1是本发明一种无回流旋转式流量计的第一个实施例在被测流体作正方向流动时的示意图。

图2是本发明一种无回流旋转式流量计的第一个实施例在被测流体作反方向流动时的示意图。

图3是本发明第一个实施例中旋转机构的飞轮的径向截面示意图。

图4是本发明一种无回流旋转式流量计的第二个实施例在被测流体作正方向流动时的示意图。

图5是本发明一种无回流旋转式流量计的第二个实施例在被测流体作反方向流动时的示意图。

图6是本发明一种无回流旋转式流量计的第三个实施例在被测流体作正方向流动时的示意图。

图7是本发明一种无回流旋转式流量计的第三个实施例在被测流体作反方向流动时的示意图。

具体实施方式：

实施例1:

图1、图2和图3用于描述本发明的第一个实施例。

如图1和图2所示，本发明的无回流旋转式流量计20包括箱体21、旋转机构50和传感器40。

箱体21包括进流口1、出流口2和位于进流口1和出流口2之间的腔室，腔室内设置一个通孔59。当然，流量计20也可以由多个箱体组成，还包括与流体管道相连的接头或密封件等连接件。

旋转机构50包括一个安装在通孔59内的转轴54和与转轴54相连的飞轮55（图3显示了飞轮的横截面）。旋转机构50内含有流体通道，包括转轴54内的流入通道51、中间通道或过渡区52和飞轮内的流出通道53（图3中显示有四个流出通道，可以是一个或一个以上流出通道）。流入通道51的中心线与转轴54的轴线平行或重合，流出通道53的中心线与转轴54的轴线之间设置有距离L且不在同一个平面内（异面直线），并呈介于0～180度的夹角。优选地，流出通道53的中心线与旋转轴线相互垂直或接近垂直。旋转机构50的转轴54与通孔59形成滑动轴承式的连接（径向定位），并与连接件57（卡环或挡圈）和连接件58（垫片）形成轴向定位机构。旋转机构50除了可以在腔室中旋转之外，还可以做轴向运动。当被测流体的正向流动驱动旋转机构50做正方向（往右）的轴向移动时（图1），箱体21内的流体通道23（一条或多条通道）与旋转机构50内的连接通道25（一条或多条通道）接通，被测流体进入转轴54内的流入通道51，通过中间通道或过渡区52，然后从飞轮55内的流出通道53流出，驱动旋转机构50旋转。当被测流体的反向流动驱动旋转机构50做反方向（往左）的轴向移动时（图2），旋转机构50的飞轮55的左端面和箱体21内孔59的右端面接触，箱体21内的流体通道23（一条或多条通道）与旋转机构50内的连接通道25（一条或多条通道）断开，被测流体无法从旋转机构内的流体通道流过，旋转机构停止旋转。

传感器40测量旋转机构的转动，其作用类似于熟知的涡轮流量计中的传感器，比如说，磁敏传感器。旋转机构50的转轴54上包括至少一个磁块42（图2显示了两个磁块）。通过流体通道的被测流体的流量与传感器40测量的旋转机构50的转速直接相关，并可以通过不同的方法和装置将该转速转换成流量。与被测流量相关的参数还包括：流出通道53的个数、每个流出通道53的过流面积、流出通道53的中心线与流入通道51的中心线之间的距离L（图3）和旋转机构50的流动或运动阻力等。

注意到本申请的无回流旋转式流量计20的具体设计可以是多种多样的，比如说，流入通道的过流面积大于全部流出通道的过流面积之和。还有，旋转机构50可以是由多个零部件组成的组装件，也可以采用其它连接和定位，如滚动轴承式连接。传感器40相对于旋转机构50上面磁块之间的距离会随着旋转机构50的轴向运动而改变，这有利于对流量计算的控制。

实施例2:

图4和图5用于描述本发明的第二个实施例。

本实施例与第一个实施例的区别在于旋转机构50的轴向定位机构。本实施例的轴向定位机构包括钢球61和挡板63。挡板63与箱体21连接，挡板63含有至少一条流体通道65（这里显示了两条）。钢球61位于旋转机构50和挡板63之间，钢球61的中心位于转轴54的轴线上，有利于减小旋转阻力。

当被测流体的正向流动驱动旋转机构50做正方向（往右）的轴向移动时（图4），旋转机构50上的钢球61和挡板63接触，箱体21内的流体通道23（一条或多条通道）与旋转机构50内的连接通道25（一条或多条通道）接通，被测流体进入转轴54内的流入通道51，通过中间通道或过渡区52，然后从飞轮55内的流出通道53流出，驱动旋转机构50旋转。当被测流体的反向流动驱动旋转机构50做反方向（往左）的轴向移动时（图5），旋转机构50的飞轮55的左面和箱体21内孔59的右端面接触，箱体21内的流体通道23（一条或多条通道）与旋转机构50内的连接通道25（一条或多条通道）断开，被测流体无法从旋转机构内的流体通道流过，旋转机构停止旋转。

实施例3:

图6和图7用于描述本发明的第三个实施例。

本实施例描述了另一种旋转机构50的轴向定位机构。本实施例的轴向定位机构包括活塞-弹簧系统60。活塞-弹簧系统60通过挡板63与箱体21连接。活塞-弹簧系统60偏向于将旋转机构50作反方向（向左）的轴向运动，关闭旋转机构50内的流体通道（图7），旋转机构停止旋转。

当被测流体的正向流动驱动旋转机构50做正方向（往右）的轴向移动时（图6），旋转机构50被往前（右）推动，钢球61克服弹簧的预紧力，将活塞64向右压向其座位，箱体21内的流体通道23（一条或多条通道）与旋转机构50内的连接通道25（一条或多条通道）接通，被测流体进入转轴54内的流入通道51，通过中间通道或过渡区52，然后从飞轮55内的流出通道53流出，驱动旋转机构50旋转。

上述说明包含了很多具体的实施方式，这不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的流量计可以根据需要采用不同的材料制作，比如金属、塑料和橡胶等材料。

还有，这里显示的传感器40可以多种多样的，传感器采集的数据的处理方法和工具也是多种多样的。还可以增加其它形式的传感器，如温度传感器、压力传感器等，获得被测流体的温度、压力和密度等。

因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权力要求及其法律相当的权力来决定。

Claims (11)

1.一种无回流旋转式流量计，包括箱体、旋转机构和传感器，所述的箱体包括一个进流口、一个出流口和位于所述的进流口和出流口之间的腔室，所述的旋转机构设置在所述的腔室中并具有一个转轴和一个与该转轴相连的飞轮，所述的传感器设置在箱体上以测量旋转机构的旋转，所述的旋转机构内含有流体通道，所述的流体通道包括设置在转轴内的流入通道和设置在飞轮内的至少一条流出通道，流入通道的中心线与转轴的中心线重合或平行，任意一条所述的流出通道的中心线和转轴的中心线之间均设置有距离且互为异面直线，其特征在于：所述的旋转机构与箱体的腔室之间设置为轴向的运动副，所述的流入通道与箱体的腔室之间有一个流体阻断机构，利用被测流体的正向流动驱动旋转机构相对于箱体做正方向的轴向运动，从而打开流入通道，利用从流出通道射出的被测流体驱动飞轮以及转轴旋转，利用所述的传感器测量旋转机构的转动，或者，利用被测流体的反向流动驱动旋转机构相对于箱体做反方向的轴向运动，从而关闭流入通道，阻止被测流体的反向流动和旋转机构的旋转。

2.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述飞轮内的流出通道的中心线与转轴的中心线垂直或者接近垂直。

3.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的流体通道还包括中间通道或过渡区，所述的中间通道或过渡区将流入通道和流出通道连通。

4.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的旋转机构和腔室之间设置有径向定位机构，所述的径向定位机构包括轴承机构。

5.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的旋转机构和腔室之间设置有轴向定位机构，所述的轴向定位机构包括轴向挡圈、或垫片、或挡板、或钢球、或活塞-弹簧机构、或以上的两个或更多个机构的组合。

6.如权利要求5所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的轴向定位机构包括挡板和钢球，所述的挡板与箱体连接，挡板含有至少一个过流通道，所述的钢球位于旋转机构和挡板之间，钢球的中心位于转轴的轴线上。

7.如权利要求5所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的活塞-弹簧机构与箱体相连，活塞-弹簧机构偏向于使旋转机构做反方向的轴向运动而关闭旋转机构内的流体通道，而被测流体的正向流动驱使旋转机构和活塞-弹簧机构做正方向的轴向运动而打开旋转机构内的流体通道。

8.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的箱体包括接头或密封件。

9.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的传感器包括磁敏传感器，所述的旋转机构中设置有至少一个磁块。

10.如权利要求1所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的流体阻断机构包括一个单向节流阀机构，所述的单向节流阀机构阻止被测流体在旋转机构内的流体通道中做反向流动。

11.如权利要求10所述的无回流旋转式流量计，其特征在于：所述的单向节流阀机构包括在箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道，当被测流体的正向流动驱使旋转机构做正方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道接通，被测流体从飞轮内的流出通道流出，驱动旋转机构旋转；当被测流体的反向流动驱使旋转机构做反方向的轴向运动时，箱体内的流体通道和在旋转机构内的连接通道断开，被测流体无法从旋转机构内的流体通道流过，旋转机构停止旋转。