螺翼式水流量計的製作方法

2023-07-03 09:40:21

專利名稱：螺翼式水流量計的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水流量計，特別是涉及一種螺翼式水流量計。
背景技術：
水計量裝置是一種計量用戶使用的水數量的計量器，特別是大口徑水錶，主要用 於自來水供水行業及各類用水單位對流經大口徑管網系統自來水累計流量的計量，對於 供、用水單位監測水系統運轉、防止水損、合理調配使用水資源進行成本核算等方面起到重 要的作用。發展至今大口徑水計量裝置已經有很多種類，比如基於電磁原理的電磁流量計， 基於超聲波原理的超聲波流量計，以及大口徑螺翼水錶。電磁流量計的測量通道為光滑直管，不會阻塞，適用於測量固定顆粒的液固二相 流體，如紙漿、泥漿、汙水等，並且不產生流量檢測所造成的壓力損失，能測的流量範圍大並 且可應用於腐蝕性流體，但是其不能測量電導率很低的液體，比如石油製品、氣體、蒸汽和 含有較大氣泡的液體，並且不能用於高溫度的場合，製造價格也很高。超聲波流量計可做非接觸式測量，無流動阻撓測量，無壓力損失，可測量非導電性 液體，但是超聲波流量計也存在有一些缺點，比如應用傳播時間法的超聲波流量計只能用 於測量清潔液體和氣體，應用都卜勒法的超聲波流量計只能用於測量含有一定懸浮顆粒和 氣泡的液體並且精度不高，而且超聲波流量計造價也較高。大口徑螺翼式流量計利用水流衝擊葉輪旋轉，在一定的流量範圍內葉輪轉數與水 流量成正比的原理來測量水流的體積，其優點是安裝使用方便，螺翼可拆式水錶維修時只 需要更換機芯，流通能力大，壓力損失小，結構緊湊，使用壽命長，其缺點是計量精度較低， 抗擾動能力也較低。如中國專利CN2442236Y所公開的「水平螺翼可拆式水錶」，該水錶包括 殼體、計數器、螺翼式機芯，機芯內的葉輪將水流量相對應的轉動速度通過斜齒輪傳動到計 數器，從而顯示水的流量，機芯還包括有調節水流的調節器。但是這樣的螺翼可拆式水錶其 葉輪的轉動容易受到外界水壓力和安裝精度的影響，因此該水錶的抗幹擾能力較低，精度 也較低，在計量等級上無法跟其他大口徑水錶相比。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種計量精度較高 的螺翼式水流量計，特別是涉及一種計量精度較高的水平螺翼式水流量計。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種螺翼式水流量計，包括具有 水平水流通道的殼體、安裝於殼體上方的計數機構、安裝於殼體內的螺翼式機芯，其特徵在 於所述螺翼式機芯包括支架以及位於支架內、沿水流方向依次安裝的導流器和葉輪，並且 在水流平衡作用下所述葉輪在所述支架與所述導流器之間懸空旋轉。利用該結構的流量 計，可以減少葉輪旋轉時所受到的摩擦力，更加提高了該流量計的測量精度。優選地，所述導流器前方中心軸處具有一獨立圓球，所述圓球後側的導流器上形 成一圓孔，所述導流器從圓孔開始向著葉輪形成有一逐漸增大的空腔，並且所述圓球的中心軸處具有一軸連接至葉輪，所述葉輪的前方為一圓頭，所述葉輪的後方連接至所述支架 中心軸上的安裝軸。為了使導流器能夠更加平穩地導流進入殼體的水流，所述導流器還具有一外側環 形面，所述導流器上具有在導流器在中心軸和外側環形面之間呈散射狀並且均勻分布的多 片長整流筋和多片短整流筋，所述長整流筋與短整流筋的平面與水流平面平行，所述長整 流筋和短整流筋的個數相同並且一一對應，每個對應的長整流筋與短整流筋之間具有夾 角，所述長整流筋中的部分連接導流器前方的圓球。優選地，長整流筋與短整流筋之間的夾角為8度，所述長整流筋與短整流筋各為6 片。為了使葉輪能夠具有更強的強度，所述葉輪的外側具有葉片，環繞該葉輪的圓頭 具有一加強筋，所述加強筋將所述葉片分割成靠近圓頭側短於外側的形狀。並且所述葉輪後部具有傳動機構將葉輪的轉速傳遞至殼體上的計數機構。優選地，所述傳動機構為與所述葉輪連接的蝸杆以及與該蝸杆相配合的斜齒輪， 以及一與該斜齒輪相配合的另一蝸杆，所述另一蝸杆連接至計數機構。並且為了能夠更好地密封支架與殼體，使水流僅從支架內部經過，所述支架與殼 體相連接的側面上具有密封槽供密封條裝入。與現有技術相比，本發明的優點在於不但提高了水錶的計量水平和計量精度，並 且保留了傳統可拆式螺翼水錶的特點，不但安裝、使用、維修方便，成本也較低，更利於企業 生產和加工。並且改善了導流器的結構，使導流器能夠更加平穩地導流水流。


圖1為本發明實施例的螺翼式水流量計的立體結構示意圖。圖2為本發明實施例的螺翼式水流量計的剖視圖。圖3為本發明實施例的螺翼式水流量計的立體剖視圖。圖4為本發明實施例的螺翼式水流量計機芯的水流方向上的截面圖。圖5為本發明實施例的螺翼式水流量計機芯的與圖4相垂直方向上的截面圖。圖6為本發明實施例的殼體的剖視圖。圖7為本發明實施例的支架的立體示意圖。圖8為本發明實施例的導流器的立體示意圖。圖9為本發明實施例的葉輪的立體示意圖。圖中具體標號如下1-殼體，2-計數機構，3-螺翼式機芯，4-支架，5-葉輪，6_導流器，7_傳動機構， 11-入水口，12-出水口，13-通孔，41-軸，42-整流片，43-密封槽，51-圓頭，52-葉片，53-加 強筋，54-安裝孔，55-蝸杆，61-圓球，62-圓孔，63-短整流筋，64-長整流筋，65-安裝軸， 66-環形面，71-斜齒輪，72-蝸杆
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。本發明的螺翼式水流量計，如圖1-3所示，主要包括殼體1，計數機構2，以及螺翼式機芯3，該殼體1為一圓筒形，其內具有水平通道，入水口 11和出水口 12分別位於該水 平通道的左右兩側，殼體1的具體結構可參見圖6、圖2和圖3，其上端具有通孔13可以安 裝計數機構2，殼體1內中間還安裝有螺翼式機芯3。以下描述中，以入水口 11的方向為前 方，以出水口 12的方向為後方，即以水流的流動方向來規定描述各個部件的前後順序。所述的機芯3包括支架4、葉輪5導流器6以及與葉輪5相連的傳動機構7，所述 傳動機構7連接葉輪6與計數機構2，將葉輪5的轉速傳動至計數機構2進行流量的計算並 且由計數機構2進行轉換顯示。支架4安裝入殼體1的相對應的位置後，從進水口 11方向 至出水口 12方向依次安裝入導流器6和葉輪5，所述支架4、葉輪5以及導流器6的中心軸 與殼體1中水流通道的中心軸一致。支架4的結構如圖7所示，其整體大致呈一圓筒形，側面具有通孔，中間具有可以 容置導流器6和葉輪5的中空空間，其後部，接近出水口 12的位置設有一些整流片42，該整 流片42在支架4的中心軸與外表面之間呈散射狀均勻分布，支架4還具有一與支架4的中 心軸一致的軸41，該軸41用於連接支架4前方的葉輪5。支架4的兩側與殼體1連接的面 上還具有對稱的密封槽43用於嵌入密封條，使支架4與殼體1之間進行更好地密封使水可 以完全從支架4內部的機芯中通過、完全地作用於機芯中的葉輪5上，增加該流量計的測量 精度。葉輪5的立體結構可如圖9所示，中間為一半圓球狀的圓頭51，圓頭51的側面具 有圍繞該圓頭均勻分布並且旋轉向外側延伸的葉片52，圓頭51圍繞其周圍還具有一圈加 強筋53，該加強筋53將葉片52分割成外側長、內側靠近圓頭51的位置短的形狀，不但加強 了葉片52的強度，防止葉片52在水流過急時產生損壞，同時將葉片52分割成外側長內側 短是為了具有更好的力矩使水流帶動葉輪5的旋轉。葉輪5的圓頭51中心還具有一與葉 輪5中心軸一致的安裝孔54，葉輪5的後方也具有與葉輪5中心軸位置一致的孔(圖9中 未示出)供殼體4上的軸41插入。葉輪5採用高強度低密度的工程塑料，並且葉片52和 加強筋53的設計也使葉輪5的強度大大增加，增加流量計的使用壽命。葉輪5的前方還裝有導流器6，該導流器6如圖8所示，導流器6大致為一圓環狀 部件，其外側具有兩個內、外環形面68、66，導流器5的前側中心具有一獨立圓球61，並且圓 球61的後方形成有一圓孔62，從圓孔62開始形成逐漸增大的空腔，如圖2剖視圖所示。該 逐漸擴大的空腔用於容置葉輪5前側的圓頭51，該導流器6從圓球61的中心軸處伸出有一 安裝軸65插入葉輪5前方的安裝孔54內。因此，導流器6、葉輪5以及支架4保持中心軸 一致地安裝連接在一起。同時該葉輪5與導流器6上的安裝軸65以及支架4上的軸41均 不是固定安裝，葉輪5上的後方的孔和前方的安裝孔54與軸41以及安裝軸65之間均具有 間隙使葉輪5能夠在安裝軸65和軸41之間前後上下移動，並且該軸41以及安裝軸65即 是葉輪5的旋轉中心軸。導流器6還具有與水流方向平行並且在導流器6的中心軸和外側環形面66之間 呈散射狀均勻分布的整流筋。該整流筋分為較短的整流筋63和較長的整流筋64，並且短 整流筋63和長整流筋64均沿導流器6的圓環均勻分布，短整流筋63與長整流筋64的個 數相同並且一一對應，每片整流筋的平面平行於水流平面，並且每個短整流筋63與長整流 筋64之間均具有夾角為8度。如圖8所示，所述的長整流筋64和短整流筋63均為6片， 長整流筋64從導流器6的中心軸延伸至外側環形面的內環形面68，短整流筋63從導流器6空腔的外表面延伸至外環形面66，並且長整流筋64中的其中均勻分布的三片連接固定導 流器6前方的圓球61。通過這樣設置的整流筋64能夠更好地整流，使水流平穩地導至葉輪 5。並且導流器6的上下兩端分別具有向外展開並與水流方向垂直的端面67，該端面67上 具有螺紋孔，用於與支架4進行安裝固定。水流從入水口 11的方向流入殼體1內先經過圓球61後經過圓球61後方的圓孔 62，該圓孔62後側逐漸增大形成一空腔，因此水衝擊圓球61後經過導流器6的圓孔62，在 圓孔62處形成噴嘴，水在靠近導流器6的空腔壁處的流速為零，空腔中間流速最高，葉輪5 的前方為一圓頭51，因此就產生一種雷諾現象，圓頭51就好像被水流懷抱而吸住，使圓頭 51能夠因為水平衡效應穩定在中心的軸心線上，只是會隨著水流的大小在導流器6的安裝 軸65與支架4的軸41之間前後移動。因為葉輪5與連接導流器6的安裝軸65和支架4 上的軸41之間均具有空隙，因此葉輪5在水流的作用下穩定在其中心軸上、並且其上的安 裝孔54和孔與前側導流器6上的安裝軸65、後側的軸41之間不會直接接觸，葉輪5的前 後兩端軸向徑向上均沒有接觸產生的摩擦力，葉輪5可以完全在水流的作用下無摩擦地旋 轉，隨著水流量的大小，葉輪5旋轉速度越快，流量小其旋轉速度慢，因此提高了該流量計 的測量精度，也加長了該類型水流量計的使用壽命。導流器6外側具有兩圈不同的整流筋， 使整流後的水流更加平穩地作用在葉輪5的葉片51上。並且導流器6的前方採用圓球61 而不採用其他形式的部件是因為圓球6能夠對水流進行更好地聚攏整流作用，更加有利於 圓孔62處形成雷諾效應。當然本領域技術人員也應該了解到，只要採用水流平衡的原理， 能使葉輪5在導流器6與支架4之間能夠無摩擦地隨著水流懸空旋轉，就相應的可以提高 該螺翼水錶的計量精度，並不一定要採用上述結構的導流器與支架，上述的實施例只是本 發明的優選方案，只要符合上述原理的實施方案均應當在本發明的保護範圍內。該水錶的傳動機構7，如圖4、5所示，包括葉輪5後部裝有的蝸杆55，以及與該蝸 杆55相配合的斜齒輪71，與該斜齒輪71相配合的另一蝸杆72。該蝸杆55與斜齒輪71相 配合將葉輪5的轉速傳動給蝸杆72，蝸杆72連接至計數機構2將該轉速傳至計數機構2從 而轉換成數字顯示。一般的國內大口徑水平螺翼可拆式水錶的計量精度一般在R50(參照 GB/T778-2007)，而磁流量計一般都在R250以上，使用本發明結構的螺翼式可拆式水錶的 計量範圍可達到R400以上。因此採用該結構的螺翼式水流量計，不但結構簡單、整流效果 好，並且測量精度也相當高，達到了磁流量計的水平，並且保留了螺翼式水錶的傳統特點， 不但安裝、使用、維修方便，成本也較低，更利於企業生產和加工。儘管以上詳細地描述了本發明的優選實施例，但是應該清楚地理解，對於本領域 的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所作的任 何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種螺翼式水流量計，包括具有水平水流通道的殼體(1)、安裝於殼體(1)上方的計數機構(2)、安裝於殼體(1)內的螺翼式機芯(3)，其特徵在於所述螺翼式機芯(3)包括支架(4)以及位於支架(4)內、沿水流方向依次安裝的導流器(6)和葉輪(5)，並且在水流平衡作用下所述葉輪(5)在所述支架(4)與所述導流器(6)之間懸空旋轉。
2.如權利要求1所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述導流器(6)前方中心軸處 具有一獨立圓球(61)，所述圓球(61)後側的導流器(6)上形成一圓孔(62)，所述導流器 (6)從圓孔(62)開始向著葉輪(5)形成有一逐漸增大的空腔，並且所述圓球(61)的中心軸 處具有一軸(41)連接至葉輪(5)，所述葉輪(5)的前方為一圓頭(51)，所述葉輪(5)的後 方連接至所述支架(4)中心軸上的安裝軸(65)。
3.如權利要求2所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述導流器(6)還具有一外側 環形面(66)，所述導流器(6)上具有在導流器(6)在中心軸和外側環形面(66)之間呈散射 狀並且均勻分布的多片長整流筋(64)和多片短整流筋(63)，所述長整流筋(64)與短整流 筋(63)的平面與水流平面平行，所述長整流筋(64)和短整流筋(63)的個數相同並且一一 對應，每個對應的長整流筋(64)與短整流筋(63)之間具有夾角，所述長整流筋(64)中的 部分連接導流器(6)前方的圓球(61)。
4.如權利要求3所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述夾角為8度，所述長整流筋 (64)與短整流筋(63)各為6片。
5.如權利要求2所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述葉輪(5)的外側具有葉片 (52)，環繞該葉輪(5)的圓頭(51)具有一加強筋(53)，所述加強筋(53)將所述葉片(52) 分割成靠近圓頭(51)側短於外側的形狀。
6.如權利要求1所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述葉輪(5)後部具有傳動機 構(7)將葉輪(5)的轉速傳遞至殼體⑴上的計數機構(2)。
7.如權利要求6所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述傳動機構(7)為與葉輪(5) 連接的蝸杆(55)以及與該蝸杆(55)相配合的斜齒輪(71)，以及一與該斜齒輪(71)相配合 的另一蝸杆(72)，所述另一蝸杆(72)連接至計數機構(2)。
8.如權利要求1-7任一項所述的螺翼式水流量計，其特徵在於所述支架(4)與殼體 (1)相連接的側面上具有密封槽(43)供密封條裝入。
全文摘要
一種螺翼式水流量計，包括具有水平水流通道的殼體、安裝於殼體上方的計數機構、安裝於殼體內的螺翼式機芯，其特徵在於所述螺翼式機芯包括支架以及位於支架內、沿水流方向依次安裝的導流器和葉輪，並且在水流平衡作用下所述葉輪在支架與導流器之間可懸空旋轉。利用這樣的結構的流量計，可以減少葉輪旋轉時所受到的摩擦力，更加提高了該流量計的測量精度，並且保留了螺翼式水錶的傳統特點，不但安裝、使用、維修方便，成本也較低，更利於企業生產和加工。
文檔編號G01F1/10GK101858760SQ20101015935
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者林志良, 汪雄, 錢光 申請人:寧波東海儀表水道有限公司