專利名稱：旋渦計量機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用“旋渦計量原理”設(shè)計而成的流體計量變送器，可廣泛地應(yīng)用于氣體、液體在不同場合的計量。其主要特點是轉(zhuǎn)動部件不用高精度的軸承支承，或不用剛性軸承，其計量精度幾乎完全不依賴于軸承精度及其磨損程度。它是利用了流體柱渦的自動對中效應(yīng)將轉(zhuǎn)動部件自動對中，從而可靠地保證了轉(zhuǎn)動部件長期高精度地運行于無磨損或微磨損的狀態(tài)?，F(xiàn)有的高精度流量計，一般為渦輪式流量計，它的轉(zhuǎn)動部件由高精度的剛性軸承支承，由于它處于主流道中，軸承將承受很大的動量力，從而使軸承的磨損較快。而這種方式的流量計其計量精度完全取決于其軸承的精度，故它對軸承的制造、安裝和運行精度要求很高，但其精度壽命卻很低。這個問題當(dāng)今在世界上仍為難題，雖然使用了昂貴的寶石軸承，但仍未盡人意?！靶郎u計量機構(gòu)”從根本上消除了上述的致命缺點，它的計量精度幾乎完全與軸承的精度無關(guān)。它的轉(zhuǎn)動部件處于非主流道的流體柱渦中，在流體柱渦的對中效應(yīng)作用下，作穩(wěn)定的自動對中的高精度運轉(zhuǎn)，根本不需要剛性支承的高精度保證。如采用剛性支承，由于轉(zhuǎn)動部件不受流體動量力的軸向作用，故其支承受力盡是轉(zhuǎn)子的自重與其浮力之差，即受力很小，即使是廉價的普通軸承材料，也將極大地減輕磨損。更何況該方式的流量計精度不依賴于軸承精度。故可使精度壽命得以很大的提高。當(dāng)采用端面磁懸浮軸承時，更體現(xiàn)了該計量機構(gòu)的優(yōu)越性，這時將成為永不磨損的流量計。由于流體柱渦的自動對中效應(yīng)，轉(zhuǎn)子根本不用剛性支承定位，即在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動計量時它將完全懸浮于流體旋渦之中，它將與流體旋渦作幾乎同步的轉(zhuǎn)動。這一點將使計量靈敏度和精度得以極大的提高。它可以容易地做到很小的通徑和計量微小流量。又由于該流量計的轉(zhuǎn)動部件幾乎不用剛性支承，故可方便地應(yīng)用于有較大震動的場合。如作為交通車輛使用的流量計，可使現(xiàn)在的經(jīng)驗性操作和管理科學(xué)化，體現(xiàn)節(jié)能效果?？傊?，由旋渦計量機構(gòu)設(shè)計制造的流量計可容易地取代現(xiàn)有價格昂貴的渦輪流量計和功能相近的其它種類的流量計。同時該流量計的制造成本將低得多。
附圖
(1)、附圖(2)的說明(1)出流孔、(2)本體、(3)出流整流器、(4)中心軸、(5)轉(zhuǎn)子、(6)磁性材料部位、(7)、(8)接觸或非接觸端面軸承、(9)底蓋、(10)磁電傳感器、(11)進流孔、(12)緊定螺釘、(13)校正進流管、(14)壓緊接頭、(15)進流整流器、(16)旋渦區(qū)、(17)校正進流管安裝孔。
旋渦計量機構(gòu)的基本原理性結(jié)構(gòu)如下該機構(gòu)由旋渦形成機構(gòu)、用于磁電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)子機構(gòu)和校正微調(diào)機構(gòu)三部分組成。其中旋渦形成機構(gòu)一般由本體(2)、校正進流管(13)、壓緊接頭(14)、進流整流器(15)、出流整流器(3)和止轉(zhuǎn)用緊定螺釘(12)組成，在本體(2)上有安裝校正進流管(13)的圓柱孔(17)、旋渦區(qū)(16)、出流孔(1)和緊定螺釘孔。其中校正進流管(13)上的進流孔(11)的橫截面形狀一般是圓形，但也可以是其他的幾何形狀。當(dāng)校正進流管(13)與本體(2)上的安裝孔(17)裝配后，其上的進流孔(11)的幾何中心線，在圖(2)所示的平面內(nèi)與旋渦區(qū)(16)的中心線之間存在一個偏心距e，該偏心距e的大小可通過轉(zhuǎn)動校正進流管(13)而改變。其中，本體(2)上的校正進流管安裝孔(17)的中心線在圖(2)平面內(nèi)與旋渦區(qū)(16)的中心線之間也可以存在偏心距，它與校正進流管(13)上的進流孔(11)共同作用下產(chǎn)生一個可調(diào)的偏心距e。也可以不用校正進流管(13)而直接將安裝孔(17)作為進流孔，此時該進流孔的橫截面形狀一般為圓形，但也可以是其他的幾何形狀。由此方式則可形成不可調(diào)偏心距的旋渦形成機構(gòu)。當(dāng)流體流經(jīng)可調(diào)或不可調(diào)旋渦形成機構(gòu)時，將在本體(2)上的旋渦區(qū)(16)內(nèi)形成一個流體旋渦，其轉(zhuǎn)速的大小與進流孔(11)中的平均流速成一定的函數(shù)關(guān)系。在該旋渦的帶動下，處于其中的轉(zhuǎn)子(5)也將跟隨旋轉(zhuǎn)，在磁電傳感器(10)的配合下將輸出轉(zhuǎn)速信號，以作為計量用的信號源。
用于磁電信號轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)子機構(gòu)一般由中心軸(4)、轉(zhuǎn)子(5)、轉(zhuǎn)子邊緣上的磁性材料部位(6)、接觸或非接觸端面軸承(7)、(8)、底蓋(9)及磁電傳感器(10)等組成。其中，接觸性端面軸承可用一般的低摩擦力的材料制造;非接觸軸承用磁懸浮形式，在工作時，轉(zhuǎn)子(5)在流體旋渦的帶動及自對中作用下作跟隨自對中旋轉(zhuǎn)，一般情況下不與中心軸(4)接觸，故其運轉(zhuǎn)較穩(wěn)定，與磁電傳感器配合可輸出高靈敏和高精度的計量用電信號。對于轉(zhuǎn)子(5)的具體結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，可以是圖示的葉片形也可以是圓柱形。對于外圓表面間隔均布的磁性材料的數(shù)量或葉片數(shù)量也可多、可少，這由實際產(chǎn)品需要而定。
用與校正的微調(diào)機構(gòu)一般由校正進流管(13)、本體(2)上的校正進流管安裝孔(17)和緊釘螺釘(12)等組成。用此機構(gòu)可方便地改變偏心距e的大小，以消除或減小由制造誤差而引起的計量精度偏離。當(dāng)校正進流管(13)與本體(2)的安裝孔(17)裝配后，進流孔(11)的幾何中心線與旋渦區(qū)(16)的中心線之間的偏心距e，可由校正進流管(13)在其安裝孔(17)中的相對周向位置來確定。校正后的位置用緊定螺釘(12)予以緊定。
另外，進流整流器(15)用于將計量前管路中形成的干擾旋渦消除，以減小偶然計量誤差。出流整流器(3)用于減小能量損失，對于不同的應(yīng)用場合，該整流器可有、可無。
旋渦計量機構(gòu)的基本工作原理簡述如下當(dāng)流體流動時，在旋渦形成機構(gòu)的作用下，將在本體(2)的旋渦區(qū)(16)內(nèi)形成一個旋渦，該旋渦的旋轉(zhuǎn)速度與進流孔(11)中的平均流速成一定的函數(shù)關(guān)系，處于該柱渦中的轉(zhuǎn)子(5)將被帶動幾乎作與流體旋渦角速度同步的自對中轉(zhuǎn)動，將此轉(zhuǎn)動用磁電傳感器取出其轉(zhuǎn)速信號，配以適當(dāng)?shù)挠嬃匡@示裝置，即可成為流量計。
以“旋渦計量機構(gòu)”為變送器而設(shè)計制造的流量計耐震動、耐沖擊、靈敏度比現(xiàn)有的高得多，計量精度可與現(xiàn)有的高精度渦輪流量計匹敵，但其精度壽命卻長得多。由于制造要求不高，故其成本很低。另外，由于它獨具的耐震和高靈敏度的特性，可方便地作為車輛實際耗油流量計，從而使現(xiàn)行的經(jīng)驗性操作和管理科學(xué)化、定量化，從而也體現(xiàn)了節(jié)能性。
權(quán)利要求
1.一種旋渦計量機構(gòu)其特征在于它由旋渦形成機構(gòu)、用于磁電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)子機構(gòu)和校正微調(diào)機構(gòu)三部分基本機構(gòu)組成。其中旋渦形成機構(gòu)一般由本體(2)、校正進流管(13)、壓緊接頭(14)、進流整流器(15)、出流整流器(3)和止轉(zhuǎn)用緊定螺釘(12)組成。在本體(2)上有安裝校正進流管(13)的圓柱孔(17)、旋渦區(qū)(16)、出流孔(1)和緊定螺釘孔。當(dāng)校正進流管(13)與本體(2)裝配后，其上的進流孔(11)的幾何中心線與本體(2)上的旋渦區(qū)(16)的中心線在圖(2)的平面內(nèi)形成一個可調(diào)大小的偏心距e。此時，進流孔(11)的橫截面形狀一般為圓形，但也可以是其他幾何形狀。當(dāng)不使用校正進流管(13)時，也可以直接將本體(2)上的校正進流管安裝孔(17)作為進流孔，但此時該進流孔的幾何中心線與旋渦區(qū)(16)的中心線在圖(2)平面內(nèi)須形成一個固定的偏心距e，且該進流孔的橫截面一般為圓形，也可以是其他形狀。當(dāng)流體流經(jīng)可調(diào)或固定的旋渦形成機構(gòu)時，由于偏心距的存在，將在旋渦區(qū)(16)內(nèi)形成一個同軸的流體旋渦。用于磁電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)子機構(gòu)一般由中心軸(4)、轉(zhuǎn)子(5)、轉(zhuǎn)子邊緣的磁性材料部位(6)、接觸或非接觸端面軸承(7)、(8)、底蓋(9)和磁電傳感器(10)等組成。其中，接觸端面軸承用低摩阻材料制成；非接觸軸承為磁力懸浮端面軸承，轉(zhuǎn)子(5)處于旋渦區(qū)(16)中，且同軸向。在流體旋渦的帶動下，轉(zhuǎn)子(5)與磁電傳感器(10)共同作用下輸出轉(zhuǎn)速信號，用以作為計量信號。用與校正的微調(diào)機構(gòu)一般由校正進流管(13)、本體(2)上的校正進流管安裝孔(17)和緊釘螺釘(12)組成。該機構(gòu)通過調(diào)節(jié)偏心距e的大小，來校正計量精度。緊釘螺釘可將校正后的相對位置緊定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋渦計量機構(gòu)，其特征在于進流孔(11)的幾何中心線與旋渦區(qū)(16)的中心線之間在圖(1)平面內(nèi)可為任一夾角，本例為直角;在圖(2)平面內(nèi)，二者相錯一個偏心距e，且有可調(diào)與不可調(diào)之分。而對于進流孔(11)和旋渦區(qū)(16)的橫截面形狀一般為圓形，也可以是其他形狀;對于旋渦區(qū)(16)的軸向截面形狀一般為圓柱形，但也可以是其他形狀，如錐形。偏心方向可左，可右。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋渦計量機構(gòu)，其特征在于轉(zhuǎn)子(5)的形式可以是本例中的葉片式，也可以是圓柱式或其它外形，其功能是輸出轉(zhuǎn)速信號。用于傳送轉(zhuǎn)速信號的磁性材料間隔均布于外圓附近，數(shù)量可多可少，由實際需要設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋渦計量機構(gòu)，其特征在于轉(zhuǎn)子(5)的支承(7)、(8)可以是接觸式端面軸承，也可以是磁力懸浮式端面軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋渦計量機構(gòu)，其特征在于以它為變送器配以不同的計量顯示裝置及其它輔助裝置后可形成不同應(yīng)用場合和不同要求的各種流量計。
全文摘要
一種利用旋渦計量原理設(shè)計而成的“旋渦計量機構(gòu)”，可廣泛地應(yīng)用于流體的計量。現(xiàn)有的計量精度較高者，一般為渦輪流量計，其主要的缺點是計量精度和精度壽命，幾乎完全取決于轉(zhuǎn)動部件的軸承精度及其磨損程度，這一點是當(dāng)今世界上共同遇到的難題，雖然使用了昂貴的寶石軸承，但仍未盡人意。本發(fā)明的最大特點是轉(zhuǎn)動部件不用軸承支承，從根本上消除了上述的致命缺點。它是利用流體柱渦的自動對中效應(yīng)，有效地保證了轉(zhuǎn)動部件的運動精度。由于無軸承，該形式的流量計的精度壽命和靈敏度得以極大地提高，成本卻很低，一般工藝即可批量生產(chǎn)。
文檔編號G01F1/32GK1089028SQ9310060
公開日1994年7月6日 申請日期1993年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月2日
發(fā)明者王建平 申請人:王建平