CN111707334B - 液体流量标准装置中的旋转型开式同向换向器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器及其方法。本发明中圆盘固定安装在转轴上并开设贯通的透光狭缝，两个光电转换器安装在固定支架上；顶部开口圆柱容器固定安装在转轴上并位于圆盘下方，容器内部设有挡板并将容器内部分隔成分流腔室和计量腔室；分流器与工作量器外壁形成一个上部开口的环形储水槽，分流器侧壁上外接分流器出水管。本发明具有结构简单、可靠性高、稳定性好的优点，不仅解决了换入/换出不同向的开式换向器换向时的“换入/换出不同向”问题，更重要的是通过实现旋转型开式换向器“换入/换出同向”，大大减小了换向器换向引起的不确定度，提高了液体流量标准装置的测量准确度。

Description

液体流量标准装置中的旋转型开式同向换向器及其方法

技术领域

本发明属于液体流量标准装置领域，具体涉及一种液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器及其方法。

背景技术

目前的国内外计量技术机构中，液体流量标准装置使用的换向器主要有两种：一是闭式换向器；二是换入/换出不同向的开式换向器。这两种换向器在一定程度上满足了当前检测、检定中的量值传递要求，但随着液体流量计量技术的发展，上述换向器已不能很好的满足仪表测量精度越来越高的要求，因此在使用中暴露出的问题也越来越多。如闭式换向器的水流扰动问题，在换向器突然进行换向时，水流流速和压强都将发生急剧变化，产生水击波，这种水击波将会沿管道向管道入口传播，因而造成稳定流动状态的水的扰动，进而影响流量计的计量性能。由于上述水流扰动问题是闭式换向器无法克服的严重缺陷，因此该型换向器在水流量标准装置中的使用量越来越少，逐渐被对水流不产生扰动的换入/换出不同向的开式换向器取代；图1给出了换入/换出不同向的开式换向器结构组成。图1中，换入/换出不同向的开式换向器包括换向喷嘴1、分流器17、第一换向流道181、第二换向流道182、换向器计时导杆19和光电转换器5。其中，分流器17有相邻的第一分流漏斗171和第二分流漏斗172，第一分流漏斗171和第二分流漏斗172的下端分别对应有第一导引管1711和第二导引管1722；此外，第一导引管1711和第二导引管1722的下端分别对应地置于第一换向流道181和第二换向流道182中；换向器计时导杆19与分流器17固定连接并与光电转换器20相配合产生计时控制信号。该型换向器工作原理及对应的换向流量模型可由图2表示。由图2可以看出该型换向器的工作过程可以分为以下几个阶段：①t₀—t₁₀阶段，在该阶段换向器开始由旁通管向工作量器换入，喷嘴喷出的水流由旁通管逐渐流入工作量器，此时计时器并未计时，该过程流入工作量器的水的累积量用A表示；②t₁₀—t₂₀阶段，在该阶段换向器逐渐完全换入，计时器开始由t₁₀时刻计时，喷嘴喷出水流逐渐完全流入工作量器，该过程流入工作量器的水流累积量用B表示；③t₂₀—t₃₀阶段，在该阶段换向器换向结束，喷嘴喷出的水流完全进入工作量器，计时器接续t₁₀—t₂₀阶段继续进行连续的计时，该过程流入工作量器的水流累积量用G表示；④t₃₀—t₄₀阶段，在该阶段换向器开始由工作量器向旁通管换出，喷嘴喷出的水流由工作量器逐渐流入旁通管，计时器接续t₂₀—t₃₀阶段继续进行连续的计时，该过程流入工作量器的水流累积量用E表示；⑤t₄₀—t₅₀阶段，在该阶段换向器逐渐由工作量器向旁通管完全换出，计时器在时刻t₄₀停止计时，且喷嘴喷出的水流也逐渐完全流入旁通管，该过程流入工作量器的水流累积量用F表示。根据上述分析知道，换向器的整个换向过程可以分为换入/换出两个过程，这两个过程为方向相反的过程，因此换向器换向的整个过程中换入/换出是不同向的。根据换向器的工作过程及计时的开始与结束时刻，可以得到换向器在换入/换出过程中流入工作量器中的水流累积量为Q＝A+B+G+E+F，计时时间段为t₁₀—t₄₀，由此可以得到换向器换向周期内的平均流量为q＝Q/(t₄₀-t₁₀)。由于换向器喷嘴部分的流速分布不均匀及换向器换入/换出不同向，导致上述流量并不是换向器换向周期内管道中的实际流量，管道中的实际流量应该为：q₁＝(B+C+G+D+E)/(t₄-t₁)。要使得q＝q₁，必须有：A+B+G+E+F＝B+C+G+D+E，即A+F＝C+D。要满足A+F＝C+D，必须根据流速分布对计时器的脉冲触发位置进行调整。实际上，流量不同时，换向器喷嘴喷出的水流流速分布也不同，如果将脉冲触发位置根据某一流量下的流速分布进行调整并置于一固定位置处，则在该流量下换向器引起的不确定度将会较小，而在其它流量下，流速分布及脉冲触发位置导致换向器引起的不确定度将会大大增加，根据不同流量不断调整脉冲触发位置的方式又不具有可行性，因此这种换向器很难实现A+F＝C+D，所以换向器换入/换出的一个周期内得到的平均流量与实际流量具有较大误差，这就给装置带来较大的不确定度。要想较好的解决换入/换出不同向的开式换向器换向时“换入/换出”不同向带来的不确定度较大问题，比较可行的办法就是使得开式换向器“换入/换出”同向。

专利号为：ZL 2017 1 0416577.4，专利名称为：一种同向型开式流体切换装置及流体切换和计时的方法，公开了一种同向型开式流体切换装置及流体切换和计时的方法。该发明中的同向型开式流体切换装置通过步进电机、联轴器、转动轴、第一分流挡板、第二分流挡板、半圆柱管、整流面组成的旋转系统，壳体、旁通管组成的旁通排水系统，工作量器，喷嘴四者之间的配合，实现了流体在工作量器与排水系统之间的切换。上述配合中的关键部分的结构为：半圆柱管为圆柱体的一半，垂直穿过壳体底部，其中壳体底部以上的进水部分及以下的出水部分均为半圆柱管，与壳体底部接触部分为全圆柱管；半圆柱管最下端的出液口与工作量器进液口相对；该全圆柱管与壳体底部的接触部分采用密封材料进行密封，密封要求应达到半圆柱管或全圆柱管与壳体底部进行相对旋转运动时，流体不会由密封处渗漏。上述结构中存在的主要问题为：工作量器位于半圆柱管(与壳体底部接触部分为全圆柱管)下方，即壳体下方，而全圆柱管与壳体底部的接触部分采用密封材料密封，防止壳体中的水由全圆柱管与壳体之间缝隙流出；然而，一旦全圆柱管与壳体底部接触部分的密封材料密封不严密，则壳体中的水就会由全圆柱管与壳体之间的缝隙流出，由于工作量器位于半圆柱管(与壳体底部接触部分为全圆柱管)和壳体下方，则流出的水会进入工作量器，造成工作量器计量不准确而无法使用。另外，流体切换时，全圆柱管与壳体底部之间的密封材料与壳体底部之间处于相对旋转运动状态，由于旋转磨损等因素的存在，这种运动状态下的密封很容易出现密封不严密情况。因此，上述结构设计在使用过程中很容易出现问题，为克服或解决上述设计缺陷，亟需设计一种新型结构的“换入/换出同向”的旋转型开式同向换向器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有装置的缺陷，并提供一种液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器及其方法。

本发明所采取的技术方案如下：

一种液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器，其包括喷嘴、电机、转轴、圆盘、第一光电转换器、第二光电转换器、计时计频装置、顶部开口圆柱容器、挡板、分流腔室出水管、计量腔室出水管和分流器；

所述电机通过联轴器与所述转轴相连接，所述圆盘固定安装在转轴上，在盘面沿径向开设贯通的透光狭缝；所述第一光电转换器和第二光电转换器分别安装在固定支架上，均通过屏蔽线与所述计时计频装置相连接；所述第一光电转换器和第二光电转换器分别位于圆盘的一条直径两侧，每个光电转换器均由光发射元件和光接收元件组成，光发射元件和光接收元件分别位于圆盘的上下两侧，当透光狭缝随着圆盘的旋转转动到光电转换器位置时，光电转换器的光接收元件能产生电信号并通过屏蔽线发送至计时计频装置；所述透光狭缝与挡板所在平面垂直，且透光狭缝位于计量腔室正上方；

所述顶部开口圆柱容器固定安装在转轴上并位于圆盘下方，容器内部设有挡板，所述挡板将容器内部分隔成独立且镜像对称的分流腔室和计量腔室；所述顶部开口圆柱容器上方设置有喷嘴，下方设置有工作量器；所述顶部开口圆柱容器转动过程中，喷嘴中的出水交替流入分流腔室和计量腔室中；所述分流器为环绕于工作量器的计量颈外侧的环形储水槽；所述分流器外侧壁上开设有出水口，所述出水口外接分流器出水管；

所述分流腔室出水管的进水端与分流腔室的出水口相连通，分流腔室出水管的出水端伸入分流器顶部开口内；所述计量腔室出水管的进水端与计量腔室的出水口相连通，计量腔室出水管的出水端伸入工作量器计量颈的开口内。

作为优选，所述圆盘与转轴的中轴线重合。

作为优选，所述顶部开口圆柱容器与转轴的中轴线重合。

作为优选，所述分流器与工作量器的固定方式为焊接，连接处呈密封状态。

作为优选，所述圆盘和顶部开口圆柱容器随着转轴同步转动。

作为优选，所述电机为步进电机或伺服电机。

作为优选，所述挡板与顶部开口圆柱容器内壁的连接方式为焊接，连接处呈密封状态。

作为优选，所述第一光电转换器和第二光电转换器均通过固定支架上进行安装。

作为优选，所述电机、转轴、圆盘、顶部开口圆柱容器、分流器和工作量器均同轴布置。

本发明的另一目的在于提供一种使上述任一方案所述旋转型开式同向换向器进行换向和计时的方法，其包括如下步骤：

1)利用步进电机通过联轴器驱动转轴顺时针转动，转轴顺时针带动圆盘和顶部开口圆柱容器同步转动；当喷嘴喷出的水流刚好要从分流腔室经过挡板落入计量腔室时，定义该位置为旋转型开式同向换向器的0°位置；在该位置处，水流从分流腔室的出水口进入分流腔室出水管，并经分流腔室出水管流入分流器，通过分流器出水管的引导作用汇入供水水池；

2)利用步进电机通过联轴器驱动转轴匀速连续顺时针转动，转轴由旋转型开式同向换向器的0°位置顺时针带动圆盘和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到180°时停止，定义该停止位置为旋转型开式同向换向器的正向180°位置；在换向器从0°位置顺时针转动至180°位置的过程中，计量腔室的上方开口逐渐转动到喷嘴下方，喷嘴喷出的水流从计量腔室的出水口进入计量腔室出水管，并经计量腔室出水管流入工作量器计量颈内；在该过程中，当圆盘匀速连续顺时针旋转角度达到90°时，第一光电转换器会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置开始计时；

3)利用步进电机通过联轴器驱动转轴匀速连续顺时针转动，转轴由旋转型开式同向换向器的正向180°位置顺时针带动圆盘和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到360°时停止，该停止位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合；在换向器从180°位置顺时针转动至360°位置的过程中，分流腔室的上方开口逐渐转动到喷嘴下方，喷嘴喷出的水流从分流腔室的出水口进入分流腔室出水管，并经分流腔室出水管流入分流器，通过分流器出水管的引导作用汇入供水水池；在该过程中，当圆盘匀速连续顺时针旋转角度达到270°时，第二光电转换器会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的正向换向过程；

4)利用步进电机通过联轴器驱动转轴匀速连续逆时针转动，转轴由旋转型开式同向换向器的0°位置逆时针带动圆盘和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向180°时停止，定义该停止位置为旋转型开式同向换向器的反向180°位置；在换向器从0°位置逆时针转动至反向180°位置的过程中，分流腔室的上方开口逐渐转动到喷嘴下方，喷嘴喷出的水流从分流腔室的出水口进入分流腔室出水管，并经分流腔室出水管流入分流器，通过分流器出水管的引导作用汇入供水水池；在该过程中，当圆盘匀速连续逆时针旋转角度达到反向90°时，第二光电转换器会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置开始计时；

5)利用步进电机通过联轴器驱动转轴匀速连续逆时针转动，转轴由旋转型开式同向换向器的反向180°位置逆时针带动圆盘和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向360°时停止，该停止位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合；在换向器从反向180°位置逆时针转动至反向360°位置的过程中，计量腔室的上方开口逐渐转动到喷嘴下方，喷嘴喷出的水流从计量腔室的出水口进入计量腔室出水管，并经计量腔室出水管流入工作量器计量颈内；在该过程中，当圆盘匀速连续逆时针旋转角度达到反向270°时，第一光电转换器会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的反向换向过程。

与现有技术相比，本发明的液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器具有结构紧凑、使用可靠性高的优点，且无可动式密封件，不会出现因密封而渗漏问题，解决了换入/换出不同向的开式换向器换向时的“换入/换出不同向”难题，同时通过实现换向器的“旋转式换入/换出同向”，大大减小了换向器换向引起的不确定度，提高了液体流量标准装置的测量准确度。

附图说明

图1是现有技术中的换入/换出不同向的开式换向器的结构示意图；

图2是图1中换向器的换向流量模型图；

图3是本发明换向器的结构示意图；

图4是本发明换向器的换向流量模型图；

图5是本发明换向器在换向过程中第一种状态的示意图；

图6是本发明换向器在换向过程中第二种状态的示意图，其中，透光狭缝6此时应位于转轴4正后方，但为了便于示意位置，将其偏移部分距离画出；

图7是本发明换向器在换向过程中第三种状态的示意图。

附图标记为：喷嘴1、步进电机2、联轴器3、转轴4、圆盘5、透光狭缝6、第一光电转换器7、第二光电转换器8、计时计频装置9、分流腔室10、计量腔室11、挡板12、分流腔室出水管15、计量腔室出水管16和分流器17。

具体实施方式

本发明完全摒弃了传统的换入/换出不同向的开式换向器的设计结构，采用了一种全新的设计结构。如图3所示，一种液体流量标准装置的旋转型开式同向换向器，其包括喷嘴1、电机2、转轴4、圆盘5、第一光电转换器7、第二光电转换器8、计时计频装置9、顶部开口圆柱容器、挡板12、分流腔室出水管15、计量腔室出水管16和分流器17。

使用本发明的换向器时，可将电机2通过联轴器3与转轴4相连接，电机2可以是步进电机，也可以是伺服电机。圆盘5固定安装在转轴4上，圆盘5与转轴4的中轴线重合，在盘面沿径向开设贯通的透光狭缝6，透光狭缝6呈“V”型，靠近盘面中心处较窄；第一光电转换器7和第二光电转换器8分别安装在固定支架上，均通过屏蔽线与计时计频装置9相连接；固定支架分别位于圆盘5的两侧，第一光电转换器7和第二光电转换器8分别位于圆盘5的一条直径两侧，每个光电转换器均由光发射元件和光接收元件组成，光发射元件和光接收元件分别位于圆盘的上下两侧，光接收元可以接收光发射元件透过透光狭缝6发射的光束，并形成电信号。因此，当透光狭缝6随着圆盘5的旋转转动到光电转换器位置时，光电转换器能产生电信号，并通过屏蔽线发送至计时计频装置9中。固定支架在图中未完全画出，其起到的作用是固定光电转换器，圆盘可以在光电转换器的光发射元件和光接收元件之间转动。透光狭缝6与挡板12所在平面垂直，且透光狭缝6位于计量腔室11的正上方，即透光狭缝6与挡板12的相对位置是固定的，两者随着转轴4的运作同步转动。

顶部开口圆柱容器固定安装在转轴4上并位于圆盘5下方，顶部开口圆柱容器与转轴4的中轴线重合，圆盘5和顶部开口圆柱容器均随着转轴4同步转动。容器内部设有挡板12，挡板12与顶部开口圆柱容器内壁的连接方式为焊接，连接处呈密封状态。挡板12将容器内部分隔成独立且镜像对称的分流腔室10和计量腔室11，也就是说，分流腔室10和计量腔室11的大小形状完全相同，为水平横切面为半圆形的圆柱管；顶部开口圆柱容器上方设置有喷嘴1，下方设置有工作量器18(工作量器在图中未完全画出)。水流可以从喷嘴1中流出，在顶部开口圆柱容器转动过程中，喷嘴1中的出水交替流入分流腔室10和计量腔室11中。分流器17为一个环绕于工作量器18的计量颈外侧，的上部开口的环形储水槽。分流器17与工作量器18的固定方式为焊接，连接处呈密封状态。分流器17的外侧壁上开设有出水口，出水口外接分流器出水管19，通过分流器出水管19的引导作用将水流汇入供水水池以备使用。

分流腔室出水管15的进水端与分流腔室10的出水口相连通，分流腔室出水管15的出水端位于分流器17的上部且伸入分流器17环形开口内一段距离，以防水流溅出造成计量误差。计量腔室出水管16的进水端与计量腔室11的出水口相连通，计量腔室出水管16的出水端位于工作量器18的计量颈上部且伸入工作量器18计量颈的开口内一段距离，以防水流溅出造成计量误差。

在该装置中，电机2、转轴4、圆盘5、顶部开口圆柱容器、分流器17和工作量器18均同轴布置。

基于上述旋转型开式同向换向器进行换向和计时的方法，其包括如下步骤：

1)利用电机2通过联轴器3驱动转轴4顺时针转动，转轴4顺时针带动圆盘5和顶部开口圆柱容器同步转动；当喷嘴1喷出的水流刚好要从分流腔室10经过挡板12落入计量腔室11时，定义该位置为旋转型开式同向换向器的0°位置(即图5所示状态)；在该位置处，水流从分流腔室10的出水口进入分流腔室出水管15，并经分流腔室出水管15流入分流器17，通过分流器出水管19的引导作用汇入供水水池；

2)利用电机2通过联轴器3驱动转轴4匀速连续顺时针转动，转轴4由旋转型开式同向换向器的0°位置顺时针带动圆盘5和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到180°时停止，定义该位置为旋转型开式同向换向器的正向180°位置(即图6所示状态)；在换向器从0°位置顺时针转动至180°位置的过程中，计量腔室11的上方开口逐渐转动到喷嘴1下方，喷嘴1喷出的水流从计量腔室11的出水口进入计量腔室出水管16，并经计量腔室出水管16流入工作量器18计量颈内。

在该过程中，当圆盘5匀速连续顺时针旋转角度达到90°时，第一光电转换器7凹槽内安装的光发射元件发出的光通过透光狭缝6射到对应的第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件，对应的第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件接收到光照射时，该光接收元件的电平输出由低电平变为高电平；之后透光狭缝6随着圆盘5的转动通过第一光电转换器7凹槽内安装的光发射及接收元件后，光发射元件发出的光被圆盘5盘片挡住，无法发射到对应的第一光电转换器7上安装的光接收元件，因此，对应的光接收元件的电平输出由高低电平变为低电平；在该高低电平转换过程中，第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件发出一个脉冲信号，计时计频装置9在接收到第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件发出脉冲信号时开始计时。

3)利用电机2通过联轴器3驱动转轴4匀速连续顺时针转动，转轴4由旋转型开式同向换向器的正向180°位置顺时针带动圆盘5和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到360°时停止，该位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合(即图7所示状态)；在换向器从180°位置顺时针转动至360°位置的过程中，分流腔室10的上方开口逐渐转动到喷嘴1下方，喷嘴1喷出的水流从分流腔室10的出水口进入分流腔室出水管15，并经分流腔室出水管15流入分流器17，通过分流器出水管19的引导作用汇入供水水池。

在该过程中，当圆盘5匀速连续顺时针旋转角度达到270°时，第二光电转换器8凹槽内安装的光发射元件发出的光通过透光狭缝6射到对应的第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件，对应的第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件接收到光照射时，该光接收元件的电平输出由低电平变为高电平，之后透光狭缝6随着圆盘5的转动通过第二光电转换器8凹槽内安装的光发射及接收元件后，光发射元件发出的光被圆盘5盘片挡住，无法射到对应的第二光电转换器8上安装的光接收元件，因此，对应的光接收元件的电平输出由高低电平变为低电平；在该高低电平转换过程中，第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件发出一个脉冲信号，计时计频装置9在接收到第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件发出脉冲信号时停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的正向换向过程。

4)利用电机2通过联轴器3驱动转轴4匀速连续逆时针转动，转轴4由旋转型开式同向换向器的0°位置逆时针带动圆盘5和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向180°时停止，定义该位置为旋转型开式同向换向器的反向180°位置(即图6所示状态)；在换向器从0°位置逆时针转动至反向180°位置的过程中，分流腔室10的上方开口逐渐转动到喷嘴1下方，喷嘴1喷出的水流从分流腔室10的出水口进入分流腔室出水管15，并经分流腔室出水管15流入分流器17，通过分流器出水管19的引导作用汇入供水水池。

在该过程中，在该转动过程中，当圆盘5匀速连续逆时针旋转角度达到反向90°时，第二光电转换器8凹槽内安装的光发射元件发出的光通过透光狭缝6射到对应的第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件，对应的第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件接收到光照射时，该光接收元件的电平输出由低电平变为高电平，之后透光狭缝6随着圆盘5的转动通过第二光电转换器8凹槽内安装的光发射及接收元件后，光发射元件发出的光被圆盘5盘片挡住，无法射到对应的第二光电转换器8上安装的光接收元件，因此，对应的光接收元件的电平输出由高低电平变为低电平；在该高低电平转换过程中，第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件发出一个脉冲信号，计时计频装置9在接收到第二光电转换器8凹槽内安装的光接收元件发出脉冲信号时开始计时；

5)利用电机2通过联轴器3驱动转轴4匀速连续逆时针转动，转轴4由旋转型开式同向换向器的反向180°位置逆时针带动圆盘5和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向360°时停止，该位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合(即图5所示状态)；在换向器从反向180°位置逆时针转动至反向360°位置的过程中，计量腔室11的上方开口逐渐转动到喷嘴1下方，喷嘴1喷出的水流从计量腔室11的出水口进入计量腔室出水管16，并经计量腔室出水管16流入工作量器18计量颈内。

在该过程中，圆盘5匀速连续逆时针旋转角度达到反向270°时，第一光电转换器7凹槽内安装的光发射元件发出的光通过透光狭缝6射到对应的第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件，对应的第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件接收到光照射时，该光接收元件的电平输出由低电平变为高电平，之后透光狭缝6随着圆盘5的转动通过第一光电转换器8凹槽内安装的光发射及接收元件后，光发射元件发出的光被圆盘5盘片挡住，无法射到对应的第一光电转换器7上安装的光接收元件，因此，对应的光接收元件的电平输出由高低电平变为低电平；在该高低电平转换过程中，第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件发出一个脉冲信号，计时计频装置9在接收到第一光电转换器7凹槽内安装的光接收元件发出脉冲信号时停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的反向换向过程。

本发明旋转型开式同向换向器的上述结构及其相应的工作过程实现了旋转型开式同向换向器的计时开始(对应上述工作过程的步骤2)和步骤4))和计时结束(对应上述工作过程的步骤3)和步骤5))在同一方向同一位置处完成，即实现了旋转型开式同向换向器“换入/换出同向”。图4所示的换向流量模型为本发明旋转型开式同向换向器换向过程对应的流量模型。由图4可以知道，由于该流量模型是“换入/换出同向”模型，所以实现了A＝D，C＝F，A+F＝C+D，克服了换入/换出不同向的式开式换向器难以实现的A+F＝C+D问题，因此最终实现了换向器一个换向周期的计时时间段内平均流量与实际流量相等：q1＝(B+C+G+D+E)/(t4-t1)＝(A+B+G+E+F)/(t4-t1)＝q。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种使用液体流量标准装置中的旋转型开式同向换向器进行换向和计时的方法，其特征在于，所述液体流量标准装置中的旋转型开式同向换向器包括喷嘴（1）、电机（2）、转轴（4）、圆盘（5）、第一光电转换器（7）、第二光电转换器（8）、计时计频装置（9）、顶部开口圆柱容器、挡板（12）、分流腔室出水管（15）、计量腔室出水管（16）和分流器（17）；所述电机（2）通过联轴器（3）与所述转轴（4）相连接，所述圆盘（5）固定安装在转轴（4）上，在盘面沿径向开设贯通的透光狭缝（6）；所述第一光电转换器（7）和第二光电转换器（8）均通过屏蔽线与所述计时计频装置（9）相连接；所述第一光电转换器（7）和第二光电转换器（8）分别位于圆盘（5）的一条直径两侧，每个光电转换器均由光发射元件和光接收元件组成，光发射元件和光接收元件分别位于圆盘的上下两侧，当透光狭缝（6）随着圆盘（5）的旋转转动到光电转换器位置时，光电转换器的光接收元件能产生电信号并通过屏蔽线发送至计时计频装置（9）；所述透光狭缝（6）与挡板（12）所在平面垂直，且透光狭缝（6）位于计量腔室（11）正上方；所述顶部开口圆柱容器固定安装在转轴（4）上并位于圆盘（5）下方，容器内部设有挡板（12），所述挡板（12）将容器内部分隔成独立且镜像对称的分流腔室（10）和计量腔室（11）；所述顶部开口圆柱容器上方设置有喷嘴（1），下方设置有工作量器（18）；所述顶部开口圆柱容器转动过程中，喷嘴（1）中的出水交替流入分流腔室（10）和计量腔室（11）中；所述分流器（17）为环绕于工作量器（18）的计量颈外侧的环形储水槽；所述分流器（17）外侧壁上开设有出水口，所述出水口外接分流器出水管（19）；所述分流腔室出水管（15）的进水端与分流腔室（10）的出水口相连通，分流腔室出水管（15）的出水端伸入分流器（17）顶部开口内；所述计量腔室出水管（16）的进水端与计量腔室（11）的出水口相连通，计量腔室出水管（16）的出水端伸入工作量器（18）计量颈的开口内；

所述换向和计时的方法包括如下步骤：

1）利用步进电机（2）通过联轴器（3）驱动转轴（4）顺时针转动，转轴（4）顺时针带动圆盘（5）和顶部开口圆柱容器同步转动；当喷嘴（1）喷出的水流刚好要从分流腔室（10）经过挡板（12）落入计量腔室（11）时，定义该位置为旋转型开式同向换向器的0°位置；在该位置处，水流从分流腔室（10）的出水口进入分流腔室出水管（15），并经分流腔室出水管（15）流入分流器（17），通过分流器出水管（19）的引导作用汇入供水水池；

2）利用步进电机（2）通过联轴器（3）驱动转轴（4）匀速连续顺时针转动，转轴（4）由旋转型开式同向换向器的0°位置顺时针带动圆盘（5）和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到180°时停止，定义该停止位置为旋转型开式同向换向器的正向180°位置；在换向器从0°位置顺时针转动至180°位置的过程中，计量腔室（11）的上方开口逐渐转动到喷嘴（1）下方，喷嘴（1）喷出的水流从计量腔室（11）的出水口进入计量腔室出水管（16），并经计量腔室出水管（16）流入工作量器（18）计量颈内；在该过程中，当圆盘（5）匀速连续顺时针旋转角度达到90°时，第一光电转换器（7）会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置（9）开始计时；

3）利用步进电机（2）通过联轴器（3）驱动转轴（4）匀速连续顺时针转动，转轴（4）由旋转型开式同向换向器的正向180°位置顺时针带动圆盘（5）和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到360°时停止，该停止位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合；在换向器从180°位置顺时针转动至360°位置的过程中，分流腔室（10）的上方开口逐渐转动到喷嘴（1）下方，喷嘴（1）喷出的水流从分流腔室（10）的出水口进入分流腔室出水管（15），并经分流腔室出水管（15）流入分流器（17），通过分流器出水管（19）的引导作用汇入供水水池；在该过程中，当圆盘（5）匀速连续顺时针旋转角度达到270°时，第二光电转换器（8）会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置（9）停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的正向换向过程；

4）利用步进电机（2）通过联轴器（3）驱动转轴（4）匀速连续逆时针转动，转轴（4）由旋转型开式同向换向器的0°位置逆时针带动圆盘（5）和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向180°时停止，定义该停止位置为旋转型开式同向换向器的反向180°位置；在换向器从0°位置逆时针转动至反向180°位置的过程中，分流腔室（10）的上方开口逐渐转动到喷嘴（1）下方，喷嘴（1）喷出的水流从分流腔室（10）的出水口进入分流腔室出水管（15），并经分流腔室出水管（15）流入分流器（17），通过分流器出水管（19）的引导作用汇入供水水池；在该过程中，当圆盘（5）匀速连续逆时针旋转角度达到反向90°时，第二光电转换器（8）会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置（9）开始计时；

5）利用步进电机（2）通过联轴器（3）驱动转轴（4）匀速连续逆时针转动，转轴（4）由旋转型开式同向换向器的反向180°位置逆时针带动圆盘（5）和顶部开口圆柱容器同步转动，直到转动角度达到反向360°时停止，该停止位置刚好与旋转型开式同向换向器的0°位置重合；在换向器从反向180°位置逆时针转动至反向360°位置的过程中，计量腔室（11）的上方开口逐渐转动到喷嘴（1）下方，喷嘴（1）喷出的水流从计量腔室（11）的出水口进入计量腔室出水管（16），并经计量腔室出水管（16）流入工作量器（18）计量颈内；在该过程中，当圆盘（5）匀速连续逆时针旋转角度达到反向270°时，第一光电转换器（7）会发出一个脉冲信号，同时计时计频装置（9）停止计时；此时完成一个旋转型开式同向换向器的反向换向过程。

2.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述圆盘（5）与转轴（4）的中轴线重合。

3.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述顶部开口圆柱容器与转轴（4）的中轴线重合。

4.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述分流器（17）与工作量器（18）的固定方式为焊接，连接处呈密封状态。

5.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述圆盘（5）和顶部开口圆柱容器随着转轴（4）同步转动。

6.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述电机（2）为步进电机或伺服电机。

7.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述挡板（12）与顶部开口圆柱容器内壁的连接方式为焊接，连接处呈密封状态。

8.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述第一光电转换器（7）和第二光电转换器（8）均通过固定支架上进行安装。

9.根据权利要求1所述换向和计时的方法，其特征在于，所述电机（2）、转轴（4）、圆盘（5）、顶部开口圆柱容器、分流器（17）和工作量器（18）均同轴布置。

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