CN87102219A - 膜盒气表 - Google Patents

Abstract

一个膜盒气表，其中膜盒在一边至一边方向上移动，转换阀门组件和连接的连杆机构全部基本上向着表的后部。

Description

本发明涉及气表，更具体讲，是涉及对膜盒气表的改进方案。

用膜盒表来测量气体流量迄今已有150年以上历史。一般来讲，这类表已被证明是可靠和精确的。然而，在给定的容量下，为了降低成本，人们希望减小膜盒气表的总尺寸。用简化设计来降低成本也是人们所希望的。如果这种成本的改进同样能提高初始精度和精度保持，那么这对于产品质量同样是人们所希望的。因此，本发明的目的是制造这样一种减小尺寸并简化的，而又提高了初始精度和精度保持的膜盒表。

根据本发明的原理，通过采用四个腔的膜盒表而达到了上述的以及附加的目的，这种四腔膜盒表包括一个通常为盒形的外壳，该外壳顶部开口并包含一块平的垂直隔板，该隔板从开口侧延伸把外壳分成两个基本相等的外壳舱，一块平板状的阀门台适于固定到外壳上，以密封这两个外壳舱，通常成盒状的顶部部件具有底部开口并适合于固定到阀门台上面的外壳上，以提供一个气体入口腔，顶部部件包括气体入口连接部件和气体出口连接部件，气体入口连接部件被置于第一个外壳舱的上面，而气体出口连接部件被置于另一个外壳舱的上面，一对测量腔安装在阀门台的第一侧，每个测量腔从阀门台上延伸到各自的一个外壳舱中，每个测量腔包括一个一端固定安装，而另一端是密封的膜盒套筒部件，每个膜盒套筒部件是被这样安装的，以致其密封端根据流过气表的气体流量，而沿着基本垂直于分隔外壳测量腔的隔板的一直线作面向和背离其固定端的移动，一个转换阀门组件安装于阀门台的另一侧并处于气体入口腔内，转换阀门组件包括与第一测量腔和第一外壳舱有关的第一转换阀门，以及与另一个测量腔和另一个外壳舱有关的第二转换阀门，第一和第二转换阀门所具有的阀门部件被配置成可沿着相互基本垂直并各自与隔板大致成45°的线滑动，四腔膜盒表还包括连接膜盒套筒部件的可移动密封端和滑动阀门部件的连接装置，该连接装置包括一对膜盒标记杆，每个标记杆连接到各自膜盒套筒部件的可移动密封端，并通过所述阀门台在与滑动阀门部件移动线交点相对的所述各自转换阀门侧上的各自转换阀门成直线的点上延伸，以及连接到该连接装置以指示通过该仪表的气体流量的指示装置。

仪表连接器的间隔在工业上是标准化了的。因此，膜盒表必须具有满足连接器间隔要求的最小宽度。用于膜盒表的方案通常是这样安排，以使膜盒在前后方向移动，用表的全部宽度来确定膜盒的直径。这样的膜盒直径也就基本上确定了表的高度和深度，因为这些尺寸必须适应膜盒的直径。当一对测量腔被置于表的前面时，也需要把一组阀门和连接装置同样装在表的前面，因而使安装指示器和/或与表有关的电气线路的位置间距受到了限制。正如将在下面更详细介绍的那样，根据本发明的原理设计的改进膜盒表，采用表连接器之间的标准间隔来限定膜盒的行程，（而不是直径）。这样，膜盒从一边移动到一边，而不是作前后移动。由于每对测量腔不是在表的这一边就是在其另一边，连接装置和阀门通常能被置于表的后半部，以使表的前面留有一定的空间来容纳指示器和/或电气线路，而不必增加表的尺寸。

对于给定的容量，增加膜盒的行程有许多好处。较大的行程引起“相切”（往复运动到圆周运动的转换点）圆的直径显著增加-该直径是容积（或精度）的调整装置。在这里将要说明，相切圆直径的这种显著增加可允许对初始表的校正作比较精细的调整，并能相应地减小磨损作用，从而提高了精度保持能力。

此外，现在在工业上实际做法是采用单独的曲柄把膜盒连接到阀门上，单独的曲柄大大增加了表的高度。正如将在下面更详细介绍的，根据本发明的原理，传统的曲柄功能被分成了用齿轮连接在一起的两个部分。将膜盒驱动和阀门驱动的曲柄功能分开的做法，有助于使阀门能配置在表的背部附近，从而缩小表的高度，并使垂直方向结构更加紧凑。

在工业上还有一种实际做法是驱动阀门的曲柄穿过阀门的顶部以减小其偏斜，并简化阀门的定时几何条件（计算）。正如将要在后面更详细介绍的，根据本发明的原理设计的改进了的膜盒表具有其曲柄分离在阀门两侧的阀门曲柄，这有利于减小表的高度。当几何条件被适当地计算后，大量试验表明有关预期的阀门偏斜问题是非常小的。

一旦阅读了下面结合附图的说明，就会对前面的说明更加容易理解，在不同图号的附图中同样的部件采用了相同的标号。这些附图是：

图1    是根据本发明原理构成的一个表的（示意性实施例的）部分分解的前部透视图;

图2    是图1中的表除去了顶部部件的顶平面视图;

图3    是图1中的表除去了外壳的底平面视图;和

图4    是基本横向截取的图1中表的前部剖视图。

现在首先参照图1，总的用标号10表示的表包括一个外壳12，一个顶部部件14以及安装在阀门台18上的测量筒16。外壳12通常具有盒形的结构，而且有一个开口侧20，以及一块平的隔板22从开口侧20延伸直到把外壳12分成两个基本相等的外壳舱24和26。外壳12还形成有一条绕着开口侧20的周边延伸的边28，当表10全部组装好时，边28就支撑阀门台18。

顶部部件14通常是盒形结构，并有一个开口侧30，顶部部件14适合于固定到阀门台18上面的外壳12上，以提供一个气体入口腔32。顶部部件14包括气体入口连接部件34和气体出口连接部件36，气体入口连接部件34被置于第一外壳舱24的上面，而气体出口连接部件36被置于第二外壳舱26的上面。连接部件34和36之间的间隔37符合工业的标准。例如在美国，现行的标准间隔为6″，8 1/4 ″和11″，这个尺寸也决定了表10的尺寸。

如图4所示，测量筒16被安装在支撑于边28上的板状阀门台18上，因而被锁定在外壳12和顶部部件14之间。测量筒16包括一对安装在阀门台18的第一侧42上并从阀门台18分别延伸到外壳舱24和26的测量腔38和40。第一测量腔38包括一个回旋状的膜盒套筒元件44，该元件的第一端被固定安装于膜盒导管46上，而另一端用平板48密封。套筒元件44是这样安装的，以致当气体流通过表10时，其密封端能沿着一条基本垂直于隔板22的线作面向或背离其固定端的移动，这将从下面的说明中得到理解。同样，第二测量腔40包括一个回旋状膜盒套筒元件50，其一端固定安装于膜盒导管52，而另一端由平板54密封，密封端可沿着一条基本垂直于隔板22的线作面向或背离其固定端的移动。

阀门台18的第二侧56上安装有转换阀门组件58。转换阀门组件58包括一个与第一侧量腔38和第一外壳舱24有关的第一转换阀62以及与第二测量腔40和第二外壳舱26有关的第二转换阀64。这样，转换阀组件58包括了分别整体模制的阀门座部件60和第一及第二滑动阀门部件62和64。象膜盒表的常规技术一样，（并参照图2和3），阀门座部件60包括通过阀门台18与膜盒导管46连通的第一膜盒口66;通过阀门台18与膜盒导管52连通的第二膜盒口68;通过阀门台18与第一外壳舱24连通的第一舱口70;通过阀门台18与第二外舱26连通的第二舱口72;以及一个与气体出口连接部件36连通的排出口74。象常规的一样，每个滑动阀门部件62和64或是把各自的膜盒口连接到排出口74，并把舱口开向气体入口腔32，或是把各自的舱口连接到排出口74，并把各自的膜盒口开向气体入口腔32。排出口总是连接到膜盒口和/或舱口，决不会连到入口腔32。正如从图2中能见到的那样，滑动阀门部件62和64被安排成可沿基本相互垂直并各自与隔板22基本成45°的两条线滑动。这是通过为每个滑动阀门部件62，64提供了一对导向槽76来实现的，该导向槽与固定在阀门座部件60上的导向销78配合。

正如大众所周知的，为了使阀门与膜盒同步移动，提供有把膜盒套筒部件44，50的可动密封端与滑动阀门部件62，64连接起来的装置。该连接装置包括分别连接到膜盒平板48和54的标记杆80和82。标记杆80，82穿过阀门台18延伸，并分别在柱子84和86中作为回转运动的枢轴，正如在图2中更清楚的表示那样，柱子84和86分别位于其转换阀门的后面，并处在穿过正切组件轴100的两条线上，这两条线相互垂直相交并与隔板22基本成45°。一根长的标记臂88不可转动地连接到标记杆80，而长标记臂90不可转动地连接到标记杆82。一根短标记臂92被连接在长标记臂88的活动端和可调节切线组件96的曲柄销94之间。同样，短标记臂98被连接在长标记臂90的活动端和曲柄销94之间。

这种独特的设计，使切线组件96在安装有第一齿轮102的轴100上转动。从而使第二齿轮104与第一齿轮102啮合而转动。曲柄106被安装在第二齿轮104上。阀门臂108被连接到曲柄106上，而销子110装在第一滑动阀门组件62上。同样，阀门臂112被连接到曲柄106上，销子114装在第二滑动阀门组件64上。要注意的是，滑动阀门组件62和64上的销子110和114是处在滑动阀门组件的正切边上，以致阀门臂108和112可以具有一个比较低的高度，因为它们不必象在常规的方案中那样，去越过上面的滑动阀门组件。将常规的阀门曲柄分离，并使切线组件处在相同的中心线上，（借助这些功能件之间的齿轮连接），就能显著的降低表10的总高度。同样，由于将阀门臂108和112置于滑动阀门组件的切线侧上便能进一步降低表10的总高度。

现在回过来参照图1，为了指示出通过表10的气体流的体积，在顶部部件14上装有指示器116。输入到指示器116的是指示器输入轴118，该轴延伸进入到气体入口腔32中。轴118的末端120是方形的，以便将其插入到齿轮124的方形开口122中，齿轮124通过齿轮126（见图2）和128连接到曲柄齿轮104。

为了正确评价上面介绍的本发明的优点，有必要了解当前表的实际设计情况。由于入口和出口连接部件之间的中心线距离是由工业标准决定的，一个给定宽度的表外壳通常具有固定尺寸，这些尺寸包括连接器间隔加上连接器外径，再加上一些表外壳的设计余量。由于外壳宽度是固定的，在实际工业生产实践中总是尽可能的制造大直径的膜盒以装入这种外壳宽度内，从理论上来讲，较大直径膜盒有利于降低表的旋转速度，从而减少磨损，结果提高了精度保持能力。例如，如果表连接器之间间隔是11英寸（工业标准之一），表连接器直径为2英寸（一个工业标准），则表的宽度将大约为14英寸为表的每侧考虑了1/2英寸设计余量。就现行的设计方法而言，由于考虑到表的几何形状（标记臂的定位由设计决定），结果使表的深度大致与宽度尺寸相同（或稍大）。在传统的表的结构中，前-后式的膜盒要求标记臂在中心线上，相互成90°弧度，出于定时上的考虑，两者必须相交于切线中心线上。由于标记臂和前-后式膜盒有关，这就要求表的深度大约和表的宽度相等。而且，由于阀门曲柄中心线通常与切线曲柄中心线同轴，阀门通常安置在直接对着标记臂中心线并相隔90°弧度的中心线上，还穿过切线/阀门曲柄中心线。这样，表连接器的间隔（对较小直径的连接器）几乎全部决定了常规表的宽度和深度（对较高的高度）。现有一种能显著减小表深度的“双臂曲柄”表。对这种类型的方案来说，膜盒（该膜盒的宽度仍是连接器间隔加连接器直径加设计余量）被安置得相互非常靠近，以减小或消除各膜盒之间空间的任何浪费，作为代价，需要阀门在平行的中心线上操作。这种装置更为复杂（要附加臂和轴承），但能减小表的深度（但增加了高度）。在这里揭示的边到边的设计，其优点是由于利用了较小直径的膜盒而减小了表的深度和高度。由于表的磨损正比于操作的速度，因此希望用增加膜盒的行程来补偿较小的膜盒直径（以保持相等的表速度）。这种较长的行程本身增大了相切圆直径，这使得初始调整能更精确，并减小磨损作用。这样，初始精度和精度保持两者都改善了。总之，用行程来换取保持旋转速度，不仅降低了表的高度和深度，而且对成比例地改进初始校正以及降低各种轴承的磨损也有非常有利的作用。

虽然在过去已经设计了大量的装置来驱动阀门臂（例如，如上面描述的双臂曲柄），但在气表中采用定时齿轮组（如上所述），被认为是非常独特的。定时齿轮概念的优点是阀门不必象使用单个切线单体和阀门臂曲柄时那样，安装在使它们的中心线穿过曲柄的中心线。这就允许阀门曲柄齿轮（该齿轮必须与切线齿轮的齿数相同）被用作指示器齿轮驱动部件，并能非常灵活地安排阀门。要注意，如果使用单个阀门齿轮，阀门就必需安装在相互成90°的中心线上。如果用两个阀门齿轮，阀门必需仍象在定时齿轮中相互成90°一样起作用。

因此，已经揭示了一个用于膜盒气表的改进方案。不用说，上述的实施例只不过是作为本发明原理应用的一个例子。在不脱离本发明所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以作出各种其它的实施例。

Claims (5)

1、一个四腔膜盒气表，其特征在于包括：

-一个一侧开口的盒状外壳，一块平的隔板从开口侧延伸，把外壳分成两个基本相等的外壳舱；

-一块适合于固定到所述外壳的平板状阀门台以密封所述两个外壳舱；

-通常成盒状的具有一侧开口的顶部部件，它适于固定到所述阀门台上面的所述外壳上以提供一个气体入口腔，所述顶部部件包括一个气体入口连接部件和一个气体出口连接部件，气体入口连接部件被安置在第一所述外壳舱的上面，气体出口连接部件被安置在另一个所述外壳舱的上面；

-一对安装在所述阀门台第一侧的测量腔，每个所述的测量腔从所述阀门台延伸到各自的所述外壳舱中，每个所述的测量腔包括一个一端固定安装，另一端密封的膜盒套筒部件，每个所述的膜盒套筒部件是这样安排的，以使其密封端根据通过所述表的气流沿着一条基本垂直于所述隔板的线作面向或背离其固定端的移动；

-安装在所述阀门台另一侧，并处在所述气体入口腔中的转换阀门组件，该组件包括与第一所述测量腔和第一所述外壳舱有关的第一转换阀以及与另一个所述测量腔和另一个所述外壳舱有关的第二转换阀，所述第一和第二转换阀的阀门部件被安排成可沿相互基本垂直并各与所述隔板成45°的直线滑动；

-把所述膜盒套筒部件的可移动密封端与所述滑动阀门部件连接来的装置，所述连接装置包括一对各连接到各自膜盒套筒部件的可移动密封端的膜盒标记杆，并通过所述阀门台上的，与滑动阀门部件移动线交点相对的所述各转换阀门边上的各自转换阀门成直线的点延伸；和

-连接到所述连接装置以指示通过所述表的气流量的指示装置。

2、根据权利要求1的表，特征在于其中所述连接装置还包括一个具有曲柄销的可转动相切组件，一对长标记臂不可转动地连接到各自的标记杆，一对短标记臂分别可转动地连接在所述曲柄销和各自的长标记臂上，一个第一齿轮随所述相切组件转动，一个第二齿轮与所述第一齿轮啮合，一个曲柄，连接到所述第二齿轮，和一对阀门臂各连接到所述曲柄和各自的滑动阀门部件上。

3、根据权利要求2的表，特征在于其中所述各阀门臂和各自的滑动阀门部件之间是在靠近所述交点侧的所述阀门部件的点上连接的。

4、根据权利要求2的表，其特征在于其中所述第一和第二齿轮的齿数相同。

5、根据权利要求2的表，特征在于其中所述指示装置被连接到所述第二齿轮。

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