CN209131740U - 一种涡轮流量计用涡轮组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种涡轮流量计用涡轮组件，包括芯轴和在芯轴上沿其长度方向呈螺旋设置的叶片；所述螺旋叶片设有两条且两条叶片的旋向相反，两条叶片分别设置在芯轴的两相对侧；在每条叶片上靠其两端处分别嵌有第一磁钢，在每条叶片上的两第一磁钢之间还嵌有第二磁钢，所有第一磁钢朝叶片外侧的一端极性相同，两第二磁钢朝叶片外侧的一端极性相反。该涡轮流量计用涡轮组件流体力学性能好，与液体接触产生的阻力小，为确保流量计良好的计量精度奠定了坚实的基础。

Description

一种涡轮流量计用涡轮组件

技术领域

本实用新型属于涡轮流量计技术领域，尤其涉及一种涡轮流量计上的转子组件。

背景技术

涡轮流量计是一种常见的速度式流量计，其具有重量轻、体积小、量程比宽、精度高等特性，涡轮流量计中的涡轮组件是关乎计量精度的核心部件，其结构直接影响计量性能的优劣。现有的涡轮组件结构多样，但是抗冲击能力差，工作时与流体接触阻力大，易产生涡流效应而影响精度，其综合性能难以满足日益增长的贸易结算需求，且结构和流量数据信息采集方式亟待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种涡轮流量计用涡轮组件，该涡轮流量计用涡轮组件流体力学性能好，与液体接触产生的阻力小，为确保流量计良好的计量精度奠定了坚实的基础。

本实用新型的技术方案如下：

一种涡轮流量计用涡轮组件，包括芯轴和在芯轴上沿其长度方向呈螺旋设置的叶片；所述螺旋叶片设有两条且两条叶片的旋向相反，两条叶片分别设置在芯轴的两相对侧；在每条叶片上靠其两端处分别嵌有第一磁钢，在每条叶片上的两第一磁钢之间还嵌有第二磁钢，所有第一磁钢朝叶片外侧的一端极性相同，两第二磁钢朝叶片外侧的一端极性相反。

优选地，所述叶片为双导程，每条所述叶片均包括连为一体的测量段和受力段，其中，测量段导程为P1，轴向长度为L1，受力段导程为P2，轴向长度为L2，P1>P2，L1>L2。

优选地，所述第一磁钢和第二磁钢均安装在各自所在叶片的螺旋形边缘面上。

进一步地，所述第二磁钢安装在叶片轴向长度方向上的中部。

优选地，所述叶片与芯轴一体成型。

优选地，所述芯轴的两端分别同轴地嵌有一根转轴，所述转轴一端嵌入芯轴端面，另一端伸出叶片端面。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的涡轮组件结构简单紧凑，采用两条反旋向的叶片作为转子，其磁钢的设置方式不但可以准确地检测出涡轮的转速信息以检测流量信息，还可以实现正反转检测，将卸油完毕后的流体回流数据排除在卸油计量数据之外，使得计量更加精准，并从结构上使得涡轮组件与流体的接触阻力更小，大大提升使用寿命和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型提供的涡轮组件在旋转时判定转向的信号示意图。

图3为同一叶片的不同相关半径示意图。

图4为不同相关半径处的运动分析图。

图5为不同相关半径处的螺旋角度β与半径R的关系示意图。

图6为α＝β时流体方向在相关半径处与螺旋角关系示意图。

图7为因入射角的存在而对涡轮表面流场的影响示意图。

图8为叶片是双导程结构时的结构示意图。

元件标号说明：芯轴9、叶片10、第一磁钢11、第二磁钢12、转轴安装端13。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种涡轮流量计用涡轮组件，包括芯轴9和在芯轴9上沿其长度方向呈螺旋设置的叶片10；所述螺旋叶片10设有两条且两条叶片10的旋向相反，两条叶片10分别设置在芯轴9的两相对侧。在每条叶片10上靠其两端处分别嵌有第一磁钢11，在每条叶片10上的两第一磁钢11之间还嵌有第二磁钢12，所有第一磁钢11朝叶片10外侧的一端极性相同，两第二磁钢12朝叶片10外侧的一端极性相反。本实施例中，涡轮组件的每个叶片10上均有3个磁钢，两个叶片10共计6个磁钢，叶片10上靠外端的4个磁钢极性相同，中间2个磁钢极性相反，在使用时，外端磁钢中心对准流量计壳体上的信号传感器(图中未示出)，用于计量脉冲的输出，中间2个磁钢用于涡轮转动方向判定，防止液体回流时涡轮组件反转引起计数，中间磁钢信号检测采用的传感器宜选为磁阻隧道传感器，当检测到极性为N变化时为输出高电平，当极性从S变化时输出低电平，转动方向判断时，如图2所示，正向转动时，在中间信号检测为高电平周期内，右端输出脉冲提前于左端输出脉冲，反向转动时，左端输出脉冲提前于右端输出脉冲，以此精确地判定涡轮组件是否反转(油品回流)，以便将反转的数据信息不纳入计量的数据范围之内。

优选地，所述叶片为双导程，每条所述叶片均包括连为一体的测量段和受力段，其中，测量段导程为P1，轴向长度为L1，受力段导程为P2，轴向长度为L2，则需P1>P2，L1>L2，满足该参数条件的设计依据如下：

涡轮组件的一个叶片上的不同相关半径如图3所示：第一半径(R/R0＝0.2)靠近转子轮轴；第二半径在叶片宽度方向的中间；最后一个半径在外部直径轮缘面上。

每一半径处的流体流动情况，通过管道中的平均流速V(如下定义)

和某一点的切线速度Rω(通过一个半径和一个角速度来定义)，可以得到转动中某一固体点周围的液体的点速度V_R，V_R在相应的半径R/R₀上与Rω和V关系如图4所示，V_R与V之间的夹角:

如图5所示，通过结构和定义，一个螺旋型叶片的螺旋角度β与半径R有关，β与半径R和导程P的关系式如下：

如图6所示，当α＝β时，叶片表面和流体之间在任意半径上的入射角均为零。

实际上，由于液体阻力、机械摩擦力等阻力存在，要达到这样的理想状态不可能，这样流体方向与涡轮螺旋叶片存在入射角，入射角的存在就会使流体在叶片表面产生涡流，对计量精度产生干扰，其干扰如图7所示。

为解决这个问题，如图8所示：涡轮组件的叶片结构采用双导程，将叶片分为测量段和受力段两部分，测量段导程为P1，轴向长度为L1，受力段导程为P2，轴向长度为L2。

受力段的设计是为了抵消涡轮转动过程中的受到的阻力，P1>P2且L1>L2，这样就保证了测量段上的流场实现图6的理想状态，受力段在流体出口侧，虽然受力段也存在入射角，但L2较短，产生的漩涡在还未影响涡轮之前就很快被前段液体推出计量区域，这样对涡轮的影响可以忽略不计。

优选地，所述第一磁钢11和第二磁钢12均安装在各自所在叶片10的螺旋形边缘面上，以便于安装且有利于传感器接收磁钢信号。而所述第二磁钢12安装在叶片10轴向长度方向上的中部，同样可以便于安装且有利于传感器接收磁钢信号。

优选地，所述叶片10与芯轴9一体成型，提升整个涡轮组件的整体强度稳定性和与液体接触时具有较小的阻力。

优选地，所述芯轴9的两端分别同轴地嵌有一根转轴，所述转轴的一端嵌入芯轴9端面，转轴安装端13伸出叶片10端面，以便于安装在相应的计量室内，同时由于端部处最容易磨损，因此，这种可拆卸的转轴还便于后期维护更换。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种涡轮流量计用涡轮组件，包括芯轴和在芯轴上沿其长度方向呈螺旋设置的叶片；其特征在于：所述螺旋叶片设有两条且两条叶片的旋向相反，两条叶片分别设置在芯轴的两相对侧；在每条叶片上靠其两端处分别嵌有第一磁钢，在每条叶片上的两第一磁钢之间还嵌有第二磁钢，所有第一磁钢朝叶片外侧的一端极性相同，两第二磁钢朝叶片外侧的一端极性相反。

2.根据权利要求1所述涡轮流量计用涡轮组件，其特征在于：所述叶片为双导程，每条所述叶片均包括连为一体的测量段和受力段，其中，测量段导程为P1，轴向长度为L1，受力段导程为P2，轴向长度为L2，P1>P2，L1>L2。

3.根据权利要求1所述涡轮流量计用涡轮组件，其特征在于：所述第一磁钢和第二磁钢均安装在各自所在叶片的螺旋形边缘面上。

4.根据权利要求3所述涡轮流量计用涡轮组件，其特征在于：所述第二磁钢安装在叶片轴向长度方向上的中部。

5.根据权利要求1所述涡轮流量计用涡轮组件，其特征在于：所述叶片与芯轴一体成型。

6.根据权利要求1所述涡轮流量计用涡轮组件，其特征在于：所述芯轴的两端分别同轴地嵌有一根转轴，所述转轴一端嵌入芯轴端面，另一端伸出叶片端面。