CN1231725A - 改进了的流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及探测和测量液体流量的涡轮流量计。本发明提供了一种带一包括多个螺旋叶片的叶轮的液体流量计,当在轴向上看时,叶轮的一个叶片的进流边对准或重叠一相邻叶片的出流边。本发明还提供了一种带叶轮的液体流量计,此叶轮由一根从其两端伸出的轴旋转安装,并由一轴颈轴承支承着,其特征在于,在轴颈轴承和叶轮轴之间提供了流体连通。

Description

改进了的流量计

本发明涉及流量检测装置，特别是涉及用于探测和测量液流的流量计。更具体地讲，本发明涉及涡轮型或叶轮型流量计。

传统的涡轮流量计有许多缺点。首先，一般而言涡轮流量计不提供宽流速范围内的线型测量特性。具体指，当通过涡轮流量计的流体流速下降时，则从涡轮流量计输出的信号值也下降，但此下降是不成比例的。鉴于此，这种类型的流量计所提供的测量精度根据流速而改变，测量的精度随流速的下降而下降。为了计算出液体的真实流速，就有必要使用修正因子。

这种类型的流量计的另一个缺点是其使用周期不够长，特别是对于这种流量计的给定成本而言。流量计上遭受磨损的一特定区域是支承叶轮并使其转动的轴承。与此相关的事实是，重磨磨损了的流量计的费用是较高的。

因此，本发明的目的是提供一种改进了的涡轮型流量计，它至少克服了现有技术中涡轮流量计的一个缺点。

为此目的，本发明一方面提供了一种带叶轮的液体流量计，所述叶轮包括许多螺旋叶片，且该叶轮设计为，当从轴向看时，某一叶片的进流边与一相邻叶片的出流边对齐或重叠。

最好，叶轮上叶片的螺旋角为45°。

最好，流量计还包括一个或多个液流整平装置，适于形成层流而通过流量计的孔。

本发明另一方面提供了一种带叶轮的液体流量计，该叶轮由一根从其两端伸出的轴旋转安装，并由一轴颈轴承支承，其中，在轴颈轴承和叶轮轴之间液体连通。

本发明的涡轮型流量计在测量液体的碳氢化合物等的流量测量上尤其有用，所述的碳氢化合物如石化产品，包括液化石油气(LPG)及相关产品，或者用于测量无水氨的流量。本发明具体用于输运石化产品，包括LGP等的液体碳氢化合物等的卡车和公路罐车等移动装置上。

从下面对一优选实施例的特征讨论上会更好地理解本发明。附图中含标号，附图中：

图1是本发明的流量计总成的一个优选实施例的端视图。

图2是通过所述流量计主轴的A-A线的部分剖视图。

图3是沿图1中B-B线的部分剖面图。

图4是表示本发明的流量计在一宽的流速范围上典型的测量精度的曲线图。

图5是本发明的流量计的叶轮和轴组件的侧视图。

见图1和图2，图中所示是本发明流量计的一优选实施例。流量计1为涡轮型，它包括不锈钢制的中空本体2，本体2具有一光滑的圆柱形内孔3，流体流经此孔。流量计1包括端法兰4,5，用于在一管线上在线安装流量计。法兰4,5优选用碳钢制成，并包括安装孔6，用以在管线上安装流量计。每个法兰都包括一中心孔7，用以把法兰安在流量计的本体上。

在中空本体部分的孔中可旋转地安装着叶轮8。叶轮8优选用431不锈钢等磁性的不锈钢材料制成。叶轮的外径使叶轮光滑地安在容纳它的壳体的孔中。叶轮8安装在从其两端伸出的轴或转轴9上，或者可构造成叶轮8包括一根这样的轴，且轴9的轴线与壳体的孔的轴线重合。叶轮和轴组合件可包括一单根轴，该轴穿过叶轮，并从其两侧伸出，或者，该组合件包括分别从叶轮两侧伸出的独立的轴。在本发明的优选形式中，轴9通过压配合安在叶轮的中心孔中。轴9最好用硬质合金材料，如烧结碳化钨制造。

叶轮8的叶片10呈螺旋形，螺旋角最好为45°。而且叶轮的叶片最好进行机加工。在所述优选实施例中，叶轮8有三块叶片，它们围绕叶轮体11以120°角等间隔布置。但应该理解，叶轮上叶片的个数可根据流量计的流通流量能力要求而改变。例如，可绕叶轮等距布置六个或九个叶片。

流量计1是可逆的或双向的，以使当流体从任一方向轴向流过流量计时，都可以精确测量流体的流速。叶轮和流量计的孔关于一中心横轴对称。这样，流量计的测量特性就不随着流体流过流量计的方向而改变。参见图1，为了进一步说明本发明，流过流量计的流体从左至右流动，如箭头所示。

按照本发明的一个方面，当沿叶轮的轴线方向而看时，各叶片的进流边12对准或重叠一相邻叶片的出流边13，此处，叶片的进流边相对流过流量计的流体流而言位于上游，而叶片的出流边则位于下游。各叶片的进流边12可重叠一相邻叶片的出流边13一个达5°大的角。优选叶片的出流边13和其相邻叶片的进流边12重叠，即进流边和出流边位于通过叶轮轴线的一共同平面中。这样，当在轴向观察叶轮时，叶轮的表面绕叶轮形成一连续区域，以使通过叶轮的叶片不可以观察到。这在图3和图5中表示得很明白。见图5，假设流体流如箭头所示从左至右流过叶轮，叶片10的进流边12在叶轮的左侧，而出流边则在叶轮的右侧。在图5所示的叶轮的实施例中，叶片10a的进流边12a和相邻叶片10b的出流边13b轻微重叠(小于5°)。结果，当流体流经流量计时，必须流经叶轮的一个叶片。已经发现，叶轮的这种设计提供了宽流速范围情况下改进了的线性度和流量测量精度。

流量计最好包括多个流体流整平装置19，该装置位于流量计的孔中。流体流整平件用于使流过流量计孔的流体呈层流。该流体流整平装置包括多个平面件，它们从中心件14的外表面径向伸至孔3的内表面，如图1所示。流体流整平件的数目最好等于叶轮上叶片的数目。因此，在所述优选实施例中，在叶轮的各侧有三个流体流整平件，它们绕中心件14等距布置。流体流整平件沿流量计的孔轴向从邻近它的位于流量计各端的开口上伸出。

中心圆柱件14沿流量计的主轴线延伸。如图2所示，叶轮8的轴9可转动地安在轴颈轴承15中，而该轴承15包含在中心件14中。中心件14还含有球轴承形式的止推轴承16，位于轴9的两端，用于承受叶轮所受的轴向载荷。在止推轴承16和轴9的末端之间最好是点接触。

本发明的另一方面是，在轴颈轴承15和叶轮轴9的支承表面之间提供液体连通。一横向延伸的通道17设在中心件中，它将流经流量计的流体流与轴承15连通。通过精确控制叶轮轴9的支承表面和轴颈轴承15之间的公差，在轴的支承表面和轴颈轴承之间提供了一液体膜，它减小表面间的摩擦，增加轴承寿命。例如，对一根直径为6mm的轴，在轴的外径和轴颈轴承的内径之间形成大约为0.1mm(0.004英寸)的公差就有效。流体从受力区域流过中心件14端部和叶轮8的端部间的一缝隙18。如图2所示，叶轮轴承的设计在叶轮两侧是一样的。

参见图5，叶轮轴9的支承表面可设有一槽23，用以使流体流顺利通过轴和轴颈轴承之间。此槽最好为螺旋形槽，它延伸在轴9的支承表面上。

叶轮轴9最好用硬质合金材料制成，而轴颈轴承用聚四氟乙烯基的含青铜的材料制作。该材料优选挤制的聚四氟乙烯-青铜材料，它由约80％的聚四氟乙烯和20％的青铜组成。

流量计包括一发射单元或脉冲发生器20，用以产生一个与流过流量计的流体的流速成比例的信号。该脉冲发生器包括一线圈21和一磁铁22，该磁铁在叶轮区域内产生一磁场。所述发射单元还可包括一信号放大器。叶轮用一种磁性的不锈钢材料制成，这样，叶轮在磁场内的转动就会产生一电信号。该电信号与叶轮的速度成比例，并进而与通过流量计的液流的流速成比例。

本发明的流量计的优点在于，它提供了在宽的测量范围下的线性的或近似线性的流量测量特性。具体指，已经发现，在所述流速范围下测量精度能达到0.5％以内。参见图4，本发明的流量计的典型精度描述为流速的函数(用最大流速的百分数计)。如图所示，流量计提供的近似线性的测量特性从低至额定最大流量的20％开始。尽管该流量计能包括在各种流量能力的流量计中，但发现，它特别适于用在流量从15升/分钟至100升/分钟下的流速测量场合。

而且当用于测量石化产品，如LPG及其相关产品的流量时，本流量计轴承的设计给流量计提供了高达五倍于传统流量计的使用寿命，现今的试验显示，总流量达3亿升后，轴承磨损几乎可忽略不计。重要的是，这减少了操作成本，并提供了更好的可靠性和长寿命下的精度。此外，在流量计使命寿命到期时，只需传统流量计的一部分造价，就能重新修复。

Claims (7)

1．一种液体流量计，它包括：

一个带一孔的壳体，液体通过该孔；

一个旋转安装在孔内的叶轮，该叶轮包括多片螺旋形叶片，所述每片叶片包括一进流边和一出流边；

所述叶轮设计为，当在轴向上观察叶轮时，一片叶片的进流边对准或重叠一相邻叶片的出流边。

2．如权利要求1所述的液体流量计，其特征为，叶轮叶片的螺旋角为45°。

3．如权利要求1所述的液体流量计，其特征为，一片叶片的进流边和一相邻叶片的出流边位于通过叶轮轴线的同一平面中。

4．如权利要求1所述的液体流量计，其特征为，它还包括一个或多个流体流整平装置，适于使流体以层流通过流量计的孔。

5．一种液体流量计，包括：

一个含一液体从中通过的孔的壳体；

一个用一根从叶轮两侧伸出的轴旋转安装在所述孔中并由一轴颈轴承支承着的叶轮；其特征为，在轴颈轴承和叶轮轴之间提供了流体连通。

6．如权利要求4所述的液体流量计，其特征为，所述壳体包括一位于中心的件，该中心件支承着所述的轴颈轴承，并包括一条联通通过流量计的流体流与轴颈轴承的流体的通道。

7．如权利要求4所述的液体流量计，其特征为，它还包括位于叶轮轴每一侧的一止推轴承。

Images