CN2366830Y

CN2366830Y - 大口径旋转式科里奥利原理质量流量计

Info

Publication number: CN2366830Y
Application number: CN 99223259
Authority: CN
Inventors: 王增瑜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-03-01
Anticipated expiration: 2009-03-26

Abstract

一种大口径旋转式科里奥利原理质量流量计,包括外固定壳体、转子体、科式扭矩轮、扭矩传感器、中心轴、蜗杆减速机构等,转子体的上、下两个外半球壳体固定在一起,顶部有管状颈,内、外上半球壳通过叶片相连,科氏扭矩轮是在内下半球壳体外固定一组叶片,扭矩传感器固定在内上、下半球壳体内,中心轴穿过扭矩传感器并贯穿整个球体,蜗杆减速机构安装在上管状颈上。本实用新型消除了各种阻力对科氏力矩检测的影响,测量精度高。

Description

大口径旋转式科里奥利原理质量流量计

本实用新型涉及一种质量流量计，具体是一种旋转式科里奥利(下面简称为科氏)原理质量流量计。

质量流量计是用于测量流经管道的流体质量多少的仪表。目前人们普遍采用振动管式科氏原理的流量计。它利用电磁力激励一段薄壁金属合金管使其与管内的流体一起自然振动。当有流体流过振动着的振管时，科氏效应使振管两端的振动频率产生相位差。流体的质量流率增加，相应的相位差越大，通过对振动频率和相应的相位差的检测，可计算出当时管线中的流体质量流率。这种结构用于小口径质量流量计的制造是较为理想的。当管道直径较大时，如超过φ200mm，制造振动管式科氏原理质量流量计显得极为困难，其原因为：1、振动管具有传感和承载流体双重功能，要具有一定的刚性来承载流体的重量，需增加振动管壁的厚度；为安全承受流体的压力，较大的管道表面积需增加振管壁的厚度。这将导致传感器的灵敏度减小，精度降低。2、较大的直径和较厚的壁厚使振动管刚性较大，振动困难。3、在壁厚均匀变形前题下，达到科氏原理要求的管线弯度、工艺难度大。4、弯曲后的振动管使流量计体积庞大，价格昂贵。旋转式科氏流量计是较为理想方式，但以往这种结构中存在着密封件及轴承的摩擦阻力和粘滞阻力，它们迭加在科氏力中使测量结果误差很大无法使用。

本实用新型的目的是提供一种可排除各种运动阻力对科氏扭矩检测的影响，精度高，管线压损小，成本低的用于大口径管道的大口径旋转式科里奥利原理质量流量计。

本实用新型是由外固定壳体、转子体、科氏扭矩轮和扭矩传感器、中心轴、蜗杆减速机构等组成。转子体包括上下两个外半球壳体和上、下两个管状颈，内上半球壳体，上管状颈与外上半球壳体的顶部固定在一起，下管状颈与外下半球壳体的顶部相固定，外上半球壳体在上内半球壳体的外部，它们之间形成一导流层，导流层中有一组上叶片，将内、外上半球壳体联在一起，上、下外半球壳体通过法兰固定在一起，内上半球壳体内部固定有一圆形上加强板，下管状颈的内部经一组颈部叶片与一轴套相联，科氏扭矩轮包括内下半球壳体及在内下半球壳体外部固定的一组叶片，内下半球壳体内部固定有圆形下加强板，科氏扭矩轮的内下半球壳体在转子体的外下半球壳体内，它们之间形成导流层，下叶片组与外下半球壳体间有间隙，内下半球壳体与内上半球壳体间有间隙，下叶片组与上叶片组间有间隙。扭矩传感器两端分别紧固在转子体内的园形上加强板和科氏扭矩轮内园形下加强板上，它将转子体和科氏扭矩轮联成整体，中心轴从轴套中穿过，并穿过扭矩传感器贯穿整个球体。外固定壳体是由上半球固定壳体、下半球固定壳体组成，它们通过法兰相互连接成一个整体，将转子体与科氏扭矩轮封闭在内部，上、下半球固定壳体的顶部分别固定有上、下固定管状颈，上、下固定管状颈的顶部分别固定有与外管道相连的法兰，上固定管颈与上管颈之间相接触的地方，分别设有密封环。在上、下固定管状颈内靠近顶部位置分别设有叶片，叶片将轴承座固定在颈部中心位置，轴承座内部有轴承，中心轴的两端分别安装在轴承中。蜗杆减速机构包括蜗杆、蜗杆轴承支座体、蜗轮齿圈、蜗杆轴承、电机等，蜗轮齿圈位于上固定管状颈内，蜗杆安装在固定管状颈的一侧，它的两端通过轴承固定在轴承支承座体上，轴承支承座体固定在上固定管状颈上，蜗杆两端有轴承压盖，它通过O形橡胶环进行密封，蜗杆一端经轴承压盖伸出经联轴器和电机相接。蜗杆与轴承压盖间的接触面上有动密封圈。蜗杆与蜗轮齿圈相咬合使球形转子转动。下管状颈的轴承座内有一对电磁偶合线圈，两线圈间留有间隙。一个线圈固定在中心轴的一端，线圈引线经中心轴与扭矩传感器上的电气盒相联接。另一个线圈固定在轴承座的一端，线圈引线经细钢管从下部外壳体的管状颈处引出，出线口被密封阻止流体外溢。球形转子体下管状颈与外固定壳体下固定管状颈间留有较大间隙，使流体自由进出球形转子与球形外固定壳体间的空间。

本实用新型克服了各种运动阻力对科氏扭矩检测的影响，它具有精度高，管线压损小，制造成本低等优点，解决了直径大于φ200mm管道上流体质量计量的问题。

附图说明：

图1是本实用新型结构纵向剖面示意图；

图2是本实用新型结构蜗轮减速机构的局部剖面俯视图。

实施例：

本实用新型是由外固定壳体、转子体、科氏扭矩轮和扭矩传感器5、中心轴1组成。转子体包括外上半球壳体4和外下半球壳体21、上管状颈6、下管状颈15、内上半球壳体3、上管状颈6焊在外上半球壳体4顶部，下管状颈15焊在外下半球壳体21顶部，外上半球壳体4在内上半球壳体3外侧，它们之间形成一导流层，导流层中有一组上叶片将内、外上半球壳体3、4联在一起，上、下外半球壳体4、21通过法兰固定在一起，内上半球壳体3内部固定有一圆形上加强板2，下管状颈内的内部经一组颈部叶片与轴套14相联，将轴套固定在管状颈的中心。科氏扭矩轮包括内下半球壳体26，内下半球壳体26外部焊有一组下叶片，内下半球壳体26内部固定有圆形下加强板25，科氏扭矩轮的内下半球壳体26与转子体的外下半球壳体21形成导流层，下叶片组与外下半球壳体21间有间隙，内下半球壳体26与内上半球壳体3间有间隙，下叶片组与上叶片组间有间隙，科氏扭矩轮除传感器5外不与任何部件接触，扭矩传感器5为绕线轴状的弹性体，两端以法兰形式分别紧固在转子体内的园形加强板2和科氏扭矩轮内园形加强板25上。它将转子体和科氏扭矩轮联成整体，并使二者转动中心在同一轴线上。弹性体上贴有多组应变片，其布局使得输出的电信号对轴向力和轴向弯矩不敏感，只对垂直于轴线平面上的扭矩敏感。弹性体上有一微处理器电路，它将扭矩信号放大并数字化，以串行通讯格式高频调制在电源线上，使得信号传递中没有误差。电子元件部分被一壳体保护免受流体压力的影响。中心轴1从轴套14中穿过，并穿过扭矩传感器5贯穿整个球体。外固定壳体是由厚钢板制成的上半球固定壳体7、下半球固定壳体22组成，它们用法兰相互连接成一个整体，将转子体、科氏扭矩轮等封闭在其中，上、下半球固定壳体7、22的顶部分别焊有上、下固定管状颈29、23，上、下固定管状颈29、23的顶部分别焊有与外管道相连的法兰11、24上，转子体上管状颈6的两端与外壳体上固定管状颈29相接触的地方，设有动密封“O”形橡胶环9和10，它们的密封程度可以阻止流体在较大压力时从“O”形橡胶环的一侧流到另一侧。在上、下固定管颈29、23内靠近顶部位置分别焊有一组叶片，叶片将轴承座13、18支承固定在颈部中心位置，轴承座13、18内部有轴承12、16，中心轴1的两端分别安装在轴承12、16中。蜗杆减速机构包括蜗杆27，蜗杆轴承支座体28、蜗轮齿圈8、蜗杆轴承32、33、电机38等，蜗轮齿圈8位于上固定管状颈29内，几处的密封件使得蜗轮蜗杆的工作空间成为一个与管道内流体和外界大气相隔离的密封腔体。蜗杆安装在上固定管状颈29的一侧，它的两端通过蜗杆轴承32、33固定在轴承支承座体28上，轴承支承座体28固定在上固定管状颈29上，蜗杆两端有轴承压盖31、35，它通过“O”形橡胶环30、34进行静态密封。蜗杆一端经轴承压盖35伸出经联轴器37和电机38相接。蜗杆轴27与轴承压盖35间的接触面上有动密封圈36。蜗杆27与蜗轮齿圈8相咬合使球形转子转动。下管状颈23的轴承座18内有一对电磁偶合线圈20和19，两线圈间留有间隙。一个线圈20固定在球形转子中心轴1的一端，线圈引线经中心轴体与扭矩传感器5上的电气盒相联接。另一个线圈19固定在轴承座18的一端，线圈引线经细钢管17从下部外壳体的管状颈23处引出，出线口被密封阻止流体外溢。球形转子体下管状颈15与外壳体下管状颈23间留有较大间隙使流体自由进出球形转子与球形外壳体间的空间，这样球形转子体不承受流体的重量和压力。流量计外壳体上半球体7上固定有一小型交流电机38，它配有电气稳速系统，保证了球形转子匀角速度运行，电机轴部安有光栅编码器，可精确测出电机某时刻的精确转速。工作时电机通过联轴器、蜗杆和蜗轮齿圈使球形转子以固定的角速度转动。当流体沿轴向经叶片组进入转子体上半球的导流层时，流体被叶片组驱动与转子体同步转动。取流体中任意单元观察，当它在转子体上半球导流层中自上而下流动时，它与旋转轴中心线距离增加，此时产生与转子体转向相反的科氏扭矩，当它在转子体下半球壳体与科氏扭矩轮间的导流层中自上而下流动时，它与旋轴中心线距离减小，此时产生与转子体转向相同的科氏扭矩。科氏扭矩轮从流体中获得科氏扭矩并将其传递给扭矩传感器。由于科氏扭矩轮与转子体同步转动，使其不产生粘滞阻力；又科氏扭矩轮与转体间不接触，使其不产生摩擦阻力；故当流体流动时，科氏扭矩轮对扭矩传感器施加了一个与流体质量流率成正比的科氏扭矩。转子体上承受了密封环的动摩擦阻力，轴承的摩擦阻力和球形转子与外壳体间流体的粘滞阻力。流量计配有微处理器控制下的电子管理系统，它从光栅编码器上读取精确转速，从线圈19上取出高频调制信号并解调出科氏扭矩值，由两者计算出当时管道中流体的质量流率。电子管理系统向线圈19提供一定电流和频率的正弦交流信号做为球形转子上电路的电源。流量计可显示质量流量，并具有远程串行通讯能力。

Claims

1、一种大口径旋转式科里奥利原理质量流量计，它包括外固定壳体、转子体、科氏扭矩轮、扭矩传感器5、中心轴1、蜗轮减速机构，其特征在于：转子体包括外上半球壳体4和外下半球壳体21、上管状颈6、下管状颈15、内上半球壳体3，上管状颈6固定在外上半球壳体4顶部，下管状颈15固定在外下半球壳体21顶部，外上半球壳体4在内上半球壳体3外侧，它们之间有一组上叶片将其联在一起，上、下外半球壳体4、21通过法兰固定在一起，内上半球壳体3内部固定有一圆形上加强板2，下管状颈内的内部通过一组颈部叶片与轴套14相联，并将轴套14固定在下管状颈的中心，科氏扭矩轮包括内下半球壳体26，内下半球壳体26外部焊有一组下叶片，内下半球壳体26内部固定有圆形下加强板25，科氏扭矩轮的内下半球壳体25在转子体的外下半球壳体21内，下叶片组与外下半球壳体21间有间隙，内下半球壳体26与内上半球壳体3间有间隙，下叶片组与上叶片组间有间隙，扭矩传感器5两端分别紧固在转子体内的园形上加强板2和科氏扭矩轮内园形下加强板25上，中心轴1从轴套14中穿过，并穿过扭矩传感器5贯穿整个球体，外固定壳体是由上半球固定壳体7、下半球固定壳体22组成，它们相互连接固定成一个整体将转子体、科氏扭矩轮等封闭在其中，上、下半球固定壳体7、22的顶部分别固定其上、下固定管状颈29、23，上、下固定管状颈29、23的顶部分别固定有与外管道相连的法兰11、24，转子体上管状颈6的两端与外壳体上固定管状颈29相接触的地方，设有密封环9和10，在上、下固定管状颈29、23内靠近顶位置分别焊有一组叶片，叶片将轴承座13、18支承固定在颈部中心位置，轴承座13、18内部有轴承12、16，中心轴1的两端分别安装在轴承12、16中。

2、如权利要求1所述的大口径旋转式科里奥利原理质量流量计，其特征在于：蜗杆减速机构包括蜗杆27，蜗杆轴承支座体28、蜗轮齿圈8、蜗杆轴承32、33、电机38等，蜗轮齿圈8位于上固定管状颈29内，蜗杆安装在上固定管状颈29的一侧，它的两端通过蜗杆轴承32、33固定在轴承支承座体28上，轴承支承座体28固定在固定管状颈29上，蜗杆两端有轴承压盖31、35，它通过“O”形环30、34进行静态密封，蜗杆一端经轴承压盖35伸出经联轴器37和电机38相接，蜗杆轴27与轴承压盖35间的接触面上有动密封圈36，蜗杆23与蜗轮齿圈8相咬合。