CN108700438A - 用于测量管道中的流体的流速的装置 - Google Patents

Abstract

用于测量流速的装置(1)，包括：叶轮(10)，围绕轴线(X‑X)可旋转地安装在管道(C)中，并具有多个径向叶片(13)，径向叶片将由流体的流撞击以使叶轮(10)以一的角速度旋转，该角速度是流体的流速的函数，以及检测器(16、17)，其与叶轮(10)相连以提供指示叶轮的角速度的信号。在叶轮(10)的上游提供分散器(20)，其限定多个通道(21、22)，用于将流分成多个减小的流且将减小的流引向叶轮(10)的叶片(13)，以使叶轮在预定方向上旋转。叶轮(10)具有：第一轴向部分(10a)，其接近分散器(20)并设置有叶片(13)，叶片是平坦的且相对于轴线(X‑X)位于径向平面中，以及第二轴向部分(10b)，其远离分散器(20)并提供比第一轴向部分(10a)大的径向尺寸，检测器(16、17)与第二轴向部分相连。分散器(20)形成周缘通道，周缘通道在与所述轴线(X‑X)平行的平面中延伸并围绕轴线(X‑X)在相同的方向上倾斜；每个通道(21、22)具有纵向入口部分(21)和横向出口部分(22)，纵向入口部分与轴线(X‑X)平行，横向出口部分横向地面向叶轮(10)的所述第一轴向部分(10a)，使得在操作中通道(21、22)的出口部分(22)朝向叶轮(10)的叶片(13)引导相应的流体的流动或射流，流体的流动或射流处于非径向方向上，该非径向方向围绕所述轴线(X‑X)在相同的方向上倾斜。

Description

用于测量管道中的流体的流速的装置

本发明涉及一种用于测量管道中的流体的(特别是液体的)流速(flow rate)的装置，例如，可在用于家用洗涤设备(例如洗碗机和洗衣机)的装置的领域中使用，和/或可在用于生产食品(特别是饮料)的设备的部件的领域中使用。

更具体地，本发明涉及一种这样的类型的用于测量流速的装置，该装置包括：

叶轮，其可旋转地安装在管道中，围绕与管道的轴线基本上平行的轴线，并具有多个叶片，多个叶片将由所述流体的流撞击以使叶轮以一定的角速度旋转，该角速度是所述流体的流速的函数，

检测器件，其与叶轮相连并布置为提供指示叶轮角速度的电信号，以及

分散器，其设置在叶轮的上游，并限定用于将所述流分成多个减小的流且将后者引向叶轮的叶片(例如以使叶轮在预定方向上旋转)的多个通道。

例如在欧洲专利申请EP 0 599 341 A2中描述了此类型的流量测量装置。在该文献中描述的解决方案中，叶轮具有多个螺旋叶片，相关的分散器也包括多个螺旋叶片，该多个螺旋叶片相对于叶轮的叶片定向在相反的方向上。

设置有这种螺旋叶片的叶轮和分散器的构造相对复杂且昂贵。

本发明的一个目的是，提供一种流体(特别是液体)的流速的测量装置，其具有简单的、可以简单且经济的方式构造并具有精确且可靠的操作的结构。

根据本发明，通过以上定义的类型的流量测量装置来实现此目的及其他目的，其中叶轮具有：

第一轴向部分，其接近分散器并设置有叶片，叶片基本上是平坦的且相对于前述轴线位于相应的径向平面中，以及

第二轴向部分，其远离分散器并具有比所述第一轴向部分的径向尺寸大的径向尺寸，所述检测器件与第二轴向部分相连；并且

其中，分散器形成多个周缘通道，多个周缘通道在与所述轴线平行的相应的平面中延伸并围绕所述轴线在相同的方向上倾斜；每个通道具有纵向入口部分和横向出口部分，纵向入口部分至少大约与所述轴线平行，横向出口部分横向地面向叶轮的所述第一轴向部分，以使得在操作中，分散器的所述通道的出口部分朝向叶轮的叶片引导相应的流体的流，所述流体的流处于非径向方向上，该非径向方向围绕所述轴线在相同的方向上倾斜。

从以下参考附图通过非限制性实例提供的详细描述中，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的流体的流速的测量装置的部分剖视图(该视图基本上是图5的线I-I上的剖视图)；

-图2是根据图1的流量测量装置的部分截面的部分透视图；

-图3是包含在根据前述附图的流量测量装置中的分散器的透视图；

-图4是用于在根据本发明的流量测量装置中使用的叶轮的透视图；

-图5是基本上沿着图1的线V-V的剖视图；

-图6是根据本发明的流体的流速的另一测量装置的部分轴向剖视图；并且

-图7是包含在根据图6的流量测量装置中的分散器的剖视透视图。

这些图共同用1指示根据本发明的流体(特别是液体)的流速的测量装置。

在图1中，将流量测量装置1示出为安装在本身已知的类型的电动阀EV的管道或者入口连接器C中，例如用于将水装入洗衣机或者洗碗机的洗涤室中的电动阀。然而，这个应用/实施例纯粹是保护范围的说明性的而不是排他性的。

在图1和图2中举例说明的实施例中，在管道C中，在流量测量装置1的下游，限定横向肩部2，总体用3指示的支撑装置抵靠横向肩部2。此装置包括周缘环4，该周缘环通过多个辐条5连接到中心毂6，在该中心毂中制成有轴向腔，支撑销7安装在该轴向腔中。这些辐条具有与管道C的轴线平行的侧面5a。

在支撑元件3的辐条5之间，限定用于将液体的流引向电动阀EV的通道8。与管道C的轴线平行的侧面5a允许使来自流量测量装置1的输出流变直/线性化。

流量测量装置1还包括叶轮，在图1、图4和图5中共同用10指示。在图8中举例说明了叶轮10的一个另选实施例，其将在后面描述。

在根据图1、图4和图5的实施例中，叶轮10包括中心毂11，在中心毂中制成有轴向通道12，旋转支撑销7延伸到轴向通道中。

在叶轮10的第一轴向部分10a中，多个基本上平坦的叶片13从中心毂11径向地延伸，该叶片位于穿过叶轮10的旋转轴线X-X(图1)的平面中。此轴线与管道C(流量测量装置1安装在该管道中)的部分的轴线基本上平行。

如从下文中将变得更清楚的，叶轮10的叶片13的目的是在操作中由在管道C中流动的液体的液流或者射流撞击，以使得所述叶轮10以一定的角速度旋转，该角速度是通过管道C的液体的流量(flow，流速)的函数。

如可在图1和图5中看到的，在举例说明的代表性实施例中，将叶轮10制造为带有由模制塑料材料制成的内体14，在内体上模制外体14，该外体也由塑料材料制成。

而且，能够制造也由单块塑料材料制成的叶轮。

以本身已知的方式，至少一个永磁体16安装或包含在叶轮10的第二轴向部分10b中(图1)。至少一个块体19可安装在叶轮10的所述第二轴向部分上或包含在所述第二轴向部分中，以实现叶轮的动态平衡。叶轮10的第二轴向部分10b具有的径向尺寸大约比第一轴向部分10a大。

叶轮10还与磁场检测器件17相连(图1)，磁场检测器件适于检测磁场检测器件附近的永磁体或磁体16的通过，并相应地提供电信号，电信号(例如脉冲的频率)的特征表示所述叶轮的角速度。此检测器件17可包括例如霍尔效应传感器。

作为上述解决方案的一个另选方式，可通过其他本身已知的方式(例如，通过光学方式)来执行叶轮10的角速度的检测。

特别参考图4和图5，在举例说明的实施例中，相应的模制端部附件18在叶轮10的第二轴向部分10b中连接到所述叶轮的每个径向叶片13。

叶轮10的端部附件18具有相应的平坦表面18a，平坦表面在与叶轮10的轴线基本上正交的平面中延伸，并连接到对应的径向表面18b(特别是见图4)，该些径向表面围绕叶轮10的轴线在相同的方向上倾斜相同的程度。

表面18a和18b形成台阶，该台阶在相同的方向上沿周围延伸，每个台阶从叶轮的一个平坦的径向叶片13朝向下一个平坦的径向叶片13。

如图4所示，与叶片13相连的端部附件或伸出部18径向地伸出超过平坦的径向叶片13，由此如上所述，叶轮10的第二轴向部分10b在径向上比第一轴向部分10a大。

下面将描述叶轮10的端部附件或伸出部18的功能。

流量测量装置1还包括总体用20指示的分散器。

在根据图1至图5的实施例中，分散器20包括基本上圆柱形形状的总体本体，该本体例如通过压配合安装在管道C中，位于叶轮10的正下游，在叶轮的第一轴向部分10a附近。

如在图2和图3中最佳地看到的，分散器20具有多个外围纵向凹槽21，凹槽从分散器20的端面20a(该端面面向管道C的入口)朝向叶轮10延伸。

在面向叶轮10的一侧，分散器20的本体限定中心凹部，该中心凹部在图2中用20b指示(其中未示出叶轮，以允许更好地看到分散器20的结构)。凹部20b限定在分散器的内横向表面20c和分散器20的端部(该端部面向叶轮10)的对应的环形壁203的环形内表面20d之间。

在分散器20的内部横向壁20c的中心部分中制造有凹部20f，该凹部延伸到叶轮10的轴向端10c中，该轴向端面向管道C的入口(图1)。

适当地，具有渐缩形状的伸出部20g例如以球形区段的形式从分散器20的槽口20f的底部横向壁朝向叶轮10延伸，该伸出部从所述叶轮10的端部10c延伸较短距离，如图1所示。沿着支撑销7以轴向浮动的方式适当地安装叶轮10，并且分散器20的伸出部20g允许将叶轮的轴向运动的程度保持在预定限制内。有利地，此解决方案允许减小摩擦和磨损。

如从下文中将更清楚地表现的，分散器20的凹槽21组合成限定对应的多个通道，该多个通道适于使该分散器上游的区域与下游的区域(叶轮10位于该下游的区域中)连通，并适当地使液流至少部分地引向叶轮10的第一轴向部分10a，特别是引向平坦径向叶片13。特别地，每个纵向凹槽21限定相应通道的入口部分，在形成于管道C上的径向外固体表面21a和形成于分散器20上的径向内固体表面21b之间限定通道的界限。

在示出的实施例中，分散器20的凹槽21在相应平面(该平面与叶轮10的旋转轴线X-X平行)中延伸，旋转轴线也代表这个分散器20的纵向轴线。特别地，凹槽21在围绕所述轴线X-X在相同的方向上倾斜的相应的平面中延伸(见图2和图3)。

如图2、图3和图5所示，纵向凹槽21在分散器20的端部(该端部面向叶轮10)附近延伸，纵向凹槽21经由对应的横向通道22在该端部附近彼此连接，横向通道与纵向凹槽分别共面。在径向外侧上从形成于管道C上的径向外固体表面21a界定每个横向通道22，并且每个横向通道被界定在形成于分散器20上的相对固体表面之间的轴向方向上。

如可特别在图5中看到的，基本上沿着非径向方向引导横向通道22，该横向通道围绕叶轮10的轴线在相同的方向上倾斜。

例如，如在图2中看到的，优选地分散器20的凹槽21不具有均匀的深度，但是凹槽的截面在相关通道22的方向上逐渐减小，以使通过凹槽的流体的流加速。

根据分散器20的存在的影响，将在操作中进入管道C的液体的流分成多个减小的流，多个减小的流在凹槽21中轴向地传送并在该分散器的横向通道22中切向地传送。

因此，横向通道22喷射几乎切向的、至少部分地撞击叶轮10的部分10a的平坦径向叶片13的液流或者射流，如可通过特别是观察图1和图5所认识到的。

撞击叶轮10的总液流在叶轮上通过，通过在连续的多对叶片13之间限定的间隙，并最终在用户装置(例如图1的电动阀EV)的方向上传送通过支撑装置3(图1)的开口8。

叶轮10的第二轴向部分10b的端部附件18整体赋予叶片相同的基本上L形式的构造，其允许减小气穴的风险并缓解湍流。

图6和图7示出了实施例的变型。在这些图中，与已经描述的零件和元件相同的或者功能上对应的零件和元件已经再次具有与之前使用的字母数字参考相同的字母数字参考。

在根据图6和图7的变型中，分散器20包括基本上环形的/管状的本体30，其在面向液体的入口的一侧上具有一系列基本上L形的槽口31，将在后面描述其功能。

在本体壁30中的L形槽口31之间制成有纵向凹槽21，其在功能上与根据图1至图5的实施例的分散器的凹槽21类似。

本体30在面向叶轮10的一侧上具有本体的壁部的加厚部分30a(图7)，加厚部分30a朝向本体的轴线径向地伸出。

凹槽21与对应的横向通道22连接，与根据图1至图3的分散器的相似的横向通道22类似。

而且，在根据图6和图7的实施例中，凹槽21和通道22将在相应的平面中适当地延伸，该平面与叶轮的分散器的轴线平行并围绕这个轴线在相同的方向上倾斜。

在根据图6和图7的实施例中，塞状封闭体32在外部设置有伸出部33，该塞状封闭体插入本体30中，该伸出部33在所述本体30的L形槽口31中的卡扣耦接。

塞状封闭体32与本体30相比具有减小的轴向延伸部分，并与此本体的加厚部分30a邻接。

在此实施例中，本体30和分散器20的塞状封闭体32组合以限定用于流体流动的通道。

特别地，每个纵向凹槽21限定相应通道的入口部分，在形成于分散器20的本体30上的径向外固体表面21a和形成于分散器20的塞状封闭体32上的径向内固体表面21b之间限定通道的界限。

在从形成于本体30上的径向外固体表面21a径向的外侧上，并在形成于本体30上和形成于分散器20的塞状封闭体32上的相对固体表面之间的轴向方向上，限定每个横向通道22的界限。

在塞状封闭体32的下侧中(图6)适当地制造有凹部20f，该凹部具有相关的伸出部20g，旨在限制叶轮10相对于旋转支撑销7的轴向运动。

对于剩余的部分，根据图6和图7的实施例在功能上也对应于之前参考图1至图5举例说明的实施例。

相对于根据图6和图7的版本，再次指出，本体30可能与管道C制成整体的，即是一体的。

自然地，不改变本发明的原理，这些实施例和构造的细节可相对于纯粹通过非限制性实例描述和举例说明的那些宽泛地变化，从而不背离如在所附权利要求中定义的本发明的范围。

Claims (11)

1.用于测量管道(C)中的流体的流速的装置(1)，所述流体特别是液体，所述装置包括：

叶轮(10)，所述叶轮能围绕轴线(X-X)旋转地安装在所述管道(C)中，所述轴线与所述管道(C)的轴线基本上平行，并且所述叶轮具有多个径向叶片(13)，所述多个径向叶片将由所述流体的流撞击，以使所述叶轮(10)以一角速度旋转，所述角速度是所述流体的流速的函数，以及

检测器件(16、17)，所述检测器件与所述叶轮(10)相连并布置为提供指示所述叶轮的角速度的电信号；

在所述叶轮(10)的上游设置分散器(20)，所述分散器限定多个通道(21、22)，所述多个通道用于将所述流体的流分成多个减小的流并且将所述减小的流引向所述叶轮(10)的所述叶片(13)，以便使所述叶轮在预定方向上旋转；

所述装置(1)的特征在于，所述叶轮(10)具有：

第一轴向部分(10a)，所述第一轴向部分接近所述分散器(20)并设置有所述叶片(13)，所述叶片基本上是平坦的且相对于所述轴线(X-X)位于相应的径向平面中，以及

第二轴向部分(10b)，所述第二轴向部分远离所述分散器(20)并具有比所述第一轴向部分(10a)的径向尺寸大的径向尺寸，所述检测器件(16、17)与所述第二轴向部分相连；并且

其中，所述分散器(20)限定多个周缘通道，所述多个周缘通道在平行于所述轴线(X-X)的相应的平面中延伸并围绕所述轴线(X-X)在相同的方向上倾斜；每个通道(21、22)具有纵向入口部分(21)和横向出口部分(22)，所述纵向入口部分至少大约与所述轴线(X-X)平行，所述横向出口部分横向地面向所述叶轮(10)的所述第一轴向部分(10a)，以使得在操作中，所述通道(21、22)的所述出口部分(22)朝向所述叶轮(10)的所述叶片(13)引导相应的流体的流动或射流，所述流体的流动或射流处于非径向方向上，所述非径向方向围绕所述轴线(X-X)在相同的方向上倾斜。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，每个所述通道(21、22)由形成于所述分散器(20)上或形成于所述管道(C)上的径向外固体表面限定，并且其中，每个出口通道(22)的纵向入口部分(21)进一步由形成于所述分散器(20)上的径向内固体表面界定，以使得每个所述减小的流在相应的通道的所述纵向入口部分(21)中轴向地传送并在相应的通道的所述纵向出口部分(22)中切向地传送。

3.根据权利要求1所述的流速测量装置，其中，所述分散器(20)的所述通道(21、22)的所述纵向入口部分(21)具有朝向所述通道(21、22)的相关的横向出口部分(22)渐缩的截面。

4.根据前述权利要求中的一项所述的流速测量装置，其中，所述分散器(20)的所述通道(21、22)的所述纵向入口部分(21)形成为所述分散器(20)的周缘凹槽(21)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流速测量装置，其中，所述分散器(20)包括环形体(30)，所述环形体在所述叶轮(10)的上游的位置中固定在所述管道(C)中，并且其中，所述分散器(20)的所述周缘通道(21、22)设置于所述环形体(30)的内表面中。

6.根据权利要求5所述的流速测量装置，其中，塞状封闭体(32)固定在所述环形体(30)中。

7.根据前述权利要求中的一项所述的流速测量装置，其中，在所述叶轮(10)的所述第二轴向部分(10b)中，所述叶片(13)连接相应的台阶状端部附件或伸出部(18)，所述端部附件或伸出部在相同的方向上周向地伸出，每个所述端部附件或伸出部从径向叶片(13)朝向相邻的所述径向叶片(13)。

8.根据权利要求7所述的流速测量装置，其中，所述叶轮(10)的所述端部附件或伸出部(18)具有相应的共面的平坦表面(18a)，所述平坦表面位于平面中，所述平坦表面基本上与所述叶轮(10)的轴线正交并与对应的倾斜的径向表面(18b)邻接，所述径向表面相对于所述叶轮(10)的轴线在相同的方向上倾斜。

9.根据权利要求6或7所述的流速测量装置，其中，所述叶轮(10)的附件或伸出部(18)径向地伸出超过所述叶轮(10)的对应的径向叶片(13)。

10.根据权利要求7至9中的一项所述的流速测量装置，其中，所述检测器件(16、17)包括至少一个永磁体(16)，所述至少一个永磁体由所述叶轮(10)的附件或伸出部(18)中的一个附件或伸出部承载。

11.根据前述权利要求中的一项所述的装置，所述装置还包括支撑部(4)，所述支撑部布置在所述叶轮(10)的下游并包括多个辐条(5)，所述辐条具有与所述管道(C)的轴线平行的侧面(5a)，在所述多个辐条之间限定用于所述流体的流的通道(8)。