CN220853701U - 一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，包括安装座、整流器组件和叶轮；安装座的侧壁贯穿有安装口；整流器组件包括安装在前整流器及后整流器，前整流器与后整流器之间设有间隙并形成安装区；叶轮转动地安装在安装区内；前整流器的后端与所述叶轮之间形成负压区，所述负压区使所述叶轮有朝进水方向靠近的运动趋势并产生向前的吸力以减小所述叶轮与所述后整流器之间的后摩擦副的磨损。本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，结构紧凑，装配方便，能在不同的流速及水温下实现动力平衡，降低摩擦，可靠性高，使用寿命长。

Description

一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯

技术领域

本实用新型涉及一种水表，特别涉及一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯。

背景技术

水平螺翼式水表是一种用于测量大流量水流的仪表，通常在DN50(2英寸)到DN500(20英寸)之间，适用于大直径的管道和高流量的水流。水平螺翼式水表通常采用可拆式结构，可以将水表计量机芯和水表表壳分拆。这种设计方便了维护和更换，不需要拆卸整个水表，而只需更换或修理需要维护的机芯部分，这大大降低了维护和维修的成本和工作量。这些特点使得水平螺翼式水表成为现代水表系列的重要组成部分，被广泛应用于用水计量和水资源管理领域。

而水平螺翼式水表由于其整流器嵌件轴线呈水平状态，其叶轮在管道内受水流冲击而导致整流器嵌件轴和与其匹配的摩擦件更容易发生磨损，而如何通过机械结构和流体流场设计来降低整流器嵌件轴等易于磨损的零部件发生磨损的情形，成为近些年各个水表厂家研发的热点。

实用新型内容

【1】要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能调整水表叶轮的水力动平衡状态并使得水表叶轮在更宽的流量范围内保持水力动平衡状态，进而减小摩擦的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯。

【2】解决问题的技术方案

本实用新型提供一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，包括：

安装座2，作为支撑和安装载体，所述安装座2的侧壁贯穿有安装口；

整流器组件，包括安装在所述安装口的进水端的前整流器3及安装在所述安装口的出水端且与所述前整流器3同轴的后整流器，所述前整流器3与所述后整流器之间设有间隙并形成安装区20a；

叶轮4，转动地安装在所述安装区内，且所述叶轮4的转动轴线与所述前整流器3及所述后整流器同轴；

所述前整流器3的后端与所述叶轮4之间形成负压区33，所述负压区33使所述叶轮4有朝进水方向靠近的运动趋势并产生向前的吸力以减小所述叶轮4与所述后整流器之间的后摩擦副的磨损。

进一步的，所述前整流器3的前端面31上开设有第一过流孔310，所述第一过流孔310连通所述负压区33并用于降低在高流速下的所述负压区的吸力以减小所述叶轮4与所述前整流器3之间的前摩擦副的磨损。

进一步的，所述第一过流孔310至少为两个且绕所述叶轮的轴线周向均布。

进一步的，所述前整流器3的前端面贴合安装有与其同轴的圆弧形的整流调节罩5，所述整流调节罩5上开设有与所述第一过流孔310对应的第二过流孔50，所述整流调节罩5能实现转动并能使所述第二过流孔50与所述第一过流孔310实现交错进而改变两者的连通量。

进一步的，所述整流调节罩5的中心开设有安装孔，一螺钉穿过所述安装孔并将其固定在所述前整流器3上。

进一步的，所述前整流器的内壁设有与所述叶轮同轴且与其连接的前支撑轴，所述前支撑轴为中空并形成一腔室，所述腔室内设有能产生径向转动的热敏弹簧66，所述前支撑轴的端部开设有中心孔；所述整流调节罩5的中心固定有主轴65，所述主轴65套设在所述中心孔内并实现转动连接，所述热敏弹簧的端部与所述主轴固定连接、且在水温变化时产生径向变形并驱动所述主轴转动进而调节所述第一过流孔与所述第二过流孔之间的连通量。

进一步的，所述热敏弹簧为双金属弹簧、且其由两种热膨胀系数不同的金属制成。

进一步的，所述第一过流孔310与所述第二过流孔50均为与所述叶轮同轴的弧形孔。

进一步的，所述后摩擦副包括后支撑轴621和后轴套611，所述后支撑轴固定在所述后整流器的内壁，所述叶轮的后端开设有第一轴孔，所述后轴套611固定在所述第一轴孔内，所述后支撑轴621套设在所述后轴套内并实现转动安装，所述后轴套611的端部设有用于与所述后支撑轴的端部接触并实现限位的第一刚玉轴承，所述第一刚玉轴承与所述后支撑轴之间设有间隙。

进一步的，所述前摩擦副包括前支撑轴642和前轴套612，所述前支撑轴固定在所述前整流器3的内壁，所述叶轮的前端开设有第二轴孔，所述前轴套612固定在所述第二轴孔内，所述前支撑轴642套设在所述前轴套内并实现转动安装，所述前轴套612的端部设有用于与所述前支撑轴的端部接触并实现限位的第二刚玉轴承，所述第二刚玉轴承与所述前支撑轴之间设有间隙。

【3】有益效果

本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，对整流器进行优化设计，能使叶轮与前整流器之间产生负压吸力，叶轮在旋转运行过程中位于前后摩擦副之间并处于悬空状态，进而降低对摩擦副的磨损，提高使用寿命；在前整流器上设有连通负压区的过流孔，水流通过过流孔进入整流器负压区域，从而在水流流量较大的情况下，防止叶轮被过度回吸而使前摩擦副、后摩擦副产生轴向接触和摩擦，进而避免了前、后摩擦副的磨损，提高转动可靠性，延长使用寿命；设置可转动地整流调节罩，能对过流孔的大小进行调节，从而调整整流器负压区域的负压高低，并影响叶轮被回吸的程度，进而将叶轮调整到尽可能宽流量范围的水力动平衡状态；设置热敏弹簧，能根据水温产生径向转动，进而带动整流调节罩转动，实现对过流孔的自动调节，使得在不同水温情况下，在较宽的水流量范围内保持叶轮水力动平衡状态；本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，结构紧凑，装配方便，能在不同的流速及水温下实现动力平衡，降低摩擦，可靠性高，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的结构示意图；

图2为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的剖视图；

图3为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的另一平面剖视图；

图4为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的局部放大图；

图5为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的实施例一的结构示意图；

图6为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的实施例二的结构示意图；

图7为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的实施例二的局部放大图；

图8为本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯的整流调节罩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本实用新型实施例。

参阅图1-图8，本实用新型提供一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，能有效降低叶轮与整流器之间的摩擦副的磨损，其包括有安装座2、整流器组件和叶轮4。

安装座2整体为圆柱形，其作为支撑和安装载体，用于安装至水表表壳内，在其顶部设有一盖体1，在该盖体1内设有计数组件，在安装座2的侧壁贯穿有安装口，该安装口的轴线垂直并相交于安装座的轴线，其两端贯穿，用于安装叶轮。

整流器组件安装在该安装口内，其包括有前整流器3和后整流器，其中，前整流器3安装在安装口的进水端，后整流器安装在安装口的出水端，且该前整流器与后整流器同轴设置，其均与安装口同轴，在前整流器3与后整流器之间设有间隙，其形成安装区20a。

前整流器包括同轴设置的外筒体和内筒体，在外筒体和内筒体之间周向均布有至少三个导流片，导流片的两端分别与内筒体外壁和外筒体内壁连接，进而实现两者的固定连接，其中外筒体刚好能套设在安装座2的安装口内，进而实现两者装配，同时，内筒体的前端呈圆弧形封口，形成一个半球形结构，在内筒体的外壁与外筒体内的壁之间形成能容水流过的前过流区30。

后整流器与前整流器的结构相同，朝向相反，即其也包括同轴设置的外筒体和内筒体，在外筒体和内筒体之间周向均布有至少三个导流片，导流片的两端分别与内筒体外壁和外筒体内壁连接，进而实现两者的固定连接，其中外筒体刚好能套设在安装座2的安装口内，进而实现两者装配，同时，内筒体的后端呈圆弧形封口，形成一个半球形结构，在内筒体的外壁与外筒体内的壁之间形成能容水流过的后过流区20；后整流器与前整流器上的外筒体的内壁直径相同，内筒体的外壁直径也相同。

为了提高整体结构强度，同时提高整体精度，降低装配误差，上述后整流器与安装座一体成型，因此，外筒体直接与安装座一体成型，即后整流器上的外筒体与安装口一体成型，无装配结构。

叶轮4转动地安装在安装区内，且该叶轮4的转动轴线与前整流器3及后整流器同轴，具体的，该叶轮包括圆柱形的叶轮本体，该叶轮本体转动地安装在前整流器与后整流器之间，该叶轮本体的直径与内筒体的孔径相同、或略小于内筒体的孔径，在叶轮本体的侧壁周向均布有叶片，该叶片位于内筒体与外筒体之间。

该叶轮的前端通过前摩擦副与前整流器连接，其后端通过后摩擦副与后整流器转动连接，具体的，参阅图2-图4，在叶轮本体的两端中心分别设有一前轴体42和后轴体41，在其后轴体侧壁设有螺旋状的齿，形成蜗杆结构，同时，在壳体内设有传动组件，包括与螺杆啮合的蜗轮，蜗轮上设有传动轴，该传动轴延伸至上端的盖体内，并与计数齿轮连接，实现传动。

后摩擦副设置在背水一端，其包括后支撑轴621和后轴套611，后支撑轴固定在后整流器的内壁，其与安装口同轴，同时，在叶轮的后端的蜗杆端部开设有第一轴孔，后轴套611固定在该第一轴孔内，后支撑轴621套设在后轴套内，进而实现转动连接，同时，在后轴套611的端部，即在第一轴孔的内端设有一圆柱形的第一刚玉轴承，该第一刚玉轴承用于与后支撑轴的端部接触，进而实现后限位，本实施例中，上述后支撑轴的端部为弧形，第一刚玉轴承采用耐磨材料制成，具有良好的耐磨性；同时，在第一刚玉轴承与后支撑轴之间设有间隙，其能容叶轮产生一定的轴向移动，进而处于悬浮状态，减小摩擦。

前摩擦副设置在进水一端，其包括前支撑轴642和前轴套612，前支撑轴固定在前整流器3的内壁，其与安装孔同轴，在叶轮的前端开设有第二轴孔，前轴套612固定在该第二轴孔内，前支撑轴642套设在第二轴孔内，并实现转动连接，在前轴套612的端部，即在第二轴孔内端设有一个圆柱形的第二刚玉轴承632，该第二刚玉轴承用于与前支撑轴的端部接触，实现轴向限位，本实施例中，上述前支撑轴的端部为弧形，第二刚玉轴承采用耐磨材料制成，其具有良好的耐磨性，同时，在第二刚玉轴承与前支撑轴之间设有间隙，其能容叶轮产生一定的轴向移动，进而处于悬浮状态，减小摩擦。

当处于水流中时，水从前整流器进入并推动叶轮转动，并从后整流器流出，前整流器的前端面呈圆弧形封口，使水从外筒体与内筒体之间流过，使前整流器3的后端与叶轮4之间形成负压区33，该负压区33使叶轮4有朝进水方向靠近的运动趋势，进而产生向前的吸力，其能抵消部分水的冲力，并减小叶轮4与后整流器之间的后摩擦副的磨损。

当水流速过快时，会产生过大的吸力，进而对叶轮前端的摩擦副造成挤压而易磨损，本实施例中，在前整流器3的前端面31上开设有第一过流孔310，该第一过流孔310连通负压区33，用于降低在高流速下的负压区的吸力，进而减小叶轮4与前整流器3之间的前摩擦副的磨损；本实施例中，该第一过流孔310至少为两个且绕叶轮的轴线周向均布；增设该过流孔后，水流通过该过流孔进入负压区，从而在水流流量较大的情况下，防止叶轮被过度回吸而使前整流器嵌件轴顶部和叶轮的上游摩擦副发生接触和摩擦，从而可以减小上游整流器嵌件轴与叶轮的上游摩擦副的磨损，该上游摩擦副即为前摩擦副。

然而，当整流器中的过流孔过大，会导致叶轮在一定的流量下无法被回吸而导致下游整流器嵌件轴顶部和叶轮的下游摩擦副(后摩擦副)发生接触和摩擦，从而导致下游整流器嵌件轴顶部和叶轮的下游摩擦副(后摩擦副)的磨损；本申请中，在前整流器3的前端面贴合安装有整流调节罩5，该整流调节罩5与前整流器同轴，在整流调节罩5上开设有与第一过流孔310对应的第二过流孔50，数量、位置分别对应，该整流调节罩5能实现转动，其能使第二过流孔50与第一过流孔310实现交错，进而改变两者(第一过流孔与第二过流孔)的连通量，即用于调节前整流器外部与负压区的连通量的大小，从而调整整流器负压区域的负压高低，并影响叶轮被回吸的程度，进而将叶轮调整到尽可能宽流量范围的水力动平衡状态。

以下以不同的实施例进行说明：

实施例一：参阅图4-图5，在整流调节罩5的中心开设有安装孔，一个螺钉穿过安装孔并将其固定在前整流器3上，在不同的使用工况(环境)时，对该整流调节罩进行转动调节，进而满足不同使用工况，进而将叶轮调整到尽可能宽流量范围的水力动平衡状态。

在不同水温情况下，由于水的粘度随着温度会发生变化，相同的流量以及相同的过流孔大小情况下，其整流器负压区域的负压也会随着水温发生变化，为了解决水温影响，本实施例中，设置有能根据水温自动调节过流孔大小的调节方式，即实施例二。

实施例二：参阅图6-图7，前整流器的内壁设有与叶轮同轴且与其连接的前支撑轴，前支撑轴该前支撑轴为中空，并形成一腔室，在生产过程中，对前支撑轴朝向进水方向的一端开设一个中心孔，在该中心孔的端部设置一堵头641，并使中心孔形成一个腔室，在该腔室内设有一个热敏弹簧66，该热敏弹簧66在温度变化时能产生径向变形，其一端固定在腔室的端部，同时在前支撑轴的端部开设有中心孔，即在堵头的两端开设有中心孔；相应的，在整流调节罩5的中心固定有主轴65，该主轴65套设在中心孔并延伸至腔室内，实现转动连接，热敏弹簧的另一端端部与主轴固定连接，当水温变化时，该热敏弹簧能产生径向变形，并驱动主轴转动，带动整流调节罩转动，进而调节第一过流孔与第二过流孔之间的连通量，从而调整通过第一过流孔进入器负压区的水流，从而调整该负压区回吸叶轮的力的大小，使得在不同水温情况下，在较宽的水流量范围内保持叶轮水力动平衡状态。

上述热敏弹簧为双金属弹簧，且其由两种热膨胀系数不同的金属制成，当温度发生变化时，两种金属发生不同程度的变形，实现径向转动。

为了增大调节范围，使其适应更宽的流量范围，本实施例中，第一过流孔310与第二过流孔50均为弧形孔，该弧形孔为弧形，且与叶轮同轴，参阅图8，上述第一过流孔和第二过流孔均为多个且周向均布，且两者的分度圆直径相同。

本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，对整流器进行优化设计，能使叶轮与前整流器之间产生负压吸力，叶轮在旋转运行过程中位于前后摩擦副之间并处于悬空状态，进而降低对摩擦副的磨损，提高使用寿命；在前整流器上设有连通负压区的过流孔，水流通过过流孔进入整流器负压区域，从而在水流流量较大的情况下，防止叶轮被过度回吸而使前摩擦副、后摩擦副产生轴向接触和摩擦，进而避免了前、后摩擦副的磨损，提高转动可靠性，延长使用寿命；设置可转动地整流调节罩，能对过流孔的大小进行调节，从而调整整流器负压区域的负压高低，并影响叶轮被回吸的程度，进而将叶轮调整到尽可能宽流量范围的水力动平衡状态；设置热敏弹簧，能根据水温产生径向转动，进而带动整流调节罩转动，实现对过流孔的自动调节，使得在不同水温情况下，在较宽的水流量范围内保持叶轮水力动平衡状态；本实用新型叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，结构紧凑，装配方便，能在不同的流速及水温下实现动力平衡，降低摩擦，可靠性高，使用寿命长。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于，包括：

安装座，作为支撑和安装载体，所述安装座的侧壁贯穿有安装口；

整流器组件，包括安装在所述安装口的进水端的前整流器及安装在所述安装口的出水端且与所述前整流器同轴的后整流器，所述前整流器与所述后整流器之间设有间隙并形成安装区；

叶轮，转动地安装在所述安装区内，且所述叶轮的转动轴线与所述前整流器及所述后整流器同轴；

所述前整流器的后端与所述叶轮之间形成负压区，所述负压区使所述叶轮有朝进水方向靠近的运动趋势并产生向前的吸力以减小所述叶轮与所述后整流器之间的后摩擦副的磨损。

2.如权利要求1所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述前整流器的前端面上开设有第一过流孔，所述第一过流孔连通所述负压区并用于降低在高流速下的所述负压区的吸力以减小所述叶轮与所述前整流器之间的前摩擦副的磨损。

3.如权利要求2所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述第一过流孔至少为两个且绕所述叶轮的轴线周向均布。

4.如权利要求2所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述前整流器的前端面贴合安装有与其同轴的圆弧形的整流调节罩，所述整流调节罩上开设有与所述第一过流孔对应的第二过流孔，所述整流调节罩能实现转动并能使所述第二过流孔与所述第一过流孔实现交错进而改变两者的连通量。

5.如权利要求4所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述整流调节罩的中心开设有安装孔，一螺钉穿过所述安装孔并将其固定在所述前整流器上。

6.如权利要求4所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述前整流器的内壁设有与所述叶轮同轴且与其连接的前支撑轴，所述前支撑轴为中空并形成一腔室，所述腔室内设有能产生径向转动的热敏弹簧，所述前支撑轴的端部开设有中心孔；所述整流调节罩的中心固定有主轴，所述主轴套设在所述中心孔内并实现转动连接，所述热敏弹簧的端部与所述主轴固定连接、且在水温变化时产生径向变形并驱动所述主轴转动进而调节所述第一过流孔与所述第二过流孔之间的连通量。

7.如权利要求6所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述热敏弹簧为双金属弹簧、且其由两种热膨胀系数不同的金属制成。

8.如权利要求4-7任一项所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述第一过流孔与所述第二过流孔均为与所述叶轮同轴的弧形孔。

9.如权利要求1所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述后摩擦副包括后支撑轴和后轴套，所述后支撑轴固定在所述后整流器的内壁，所述叶轮的后端开设有第一轴孔，所述后轴套固定在所述第一轴孔内，所述后支撑轴套设在所述后轴套内并实现转动安装，所述后轴套的端部设有用于与所述后支撑轴的端部接触并实现限位的第一刚玉轴承，所述第一刚玉轴承与所述后支撑轴之间设有间隙。

10.如权利要求2所述的叶轮水力动平衡状态可调的水平螺翼式水表机芯，其特征在于：所述前摩擦副包括前支撑轴和前轴套，所述前支撑轴固定在所述前整流器的内壁，所述叶轮的前端开设有第二轴孔，所述前轴套固定在所述第二轴孔内，所述前支撑轴套设在所述前轴套内并实现转动安装，所述前轴套的端部设有用于与所述前支撑轴的端部接触并实现限位的第二刚玉轴承，所述第二刚玉轴承与所述前支撑轴之间设有间隙。