旋翼式採暖熱量計量表的製作方法

2023-05-09 09:58:36

專利名稱：旋翼式採暖熱量計量表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及物理儀器技術。特別是熱量的測量，用於用戶採暖實際消耗的熱量的計量。
現在已經應用的幾種熱量計量儀表，都是將介質質量轉換成電信號的一次儀表。例如，孔板與差壓變送器，渦街流量變送器，旋翼式流量變送器。同時在管道一次儀表下部再安裝一個能把介質溫度轉換成電阻值的熱電阻，然後用電纜將質量的標準電信號和溫度的熱電阻信號送到一種能對這種電信號進行乘法運算，並能對結果進行指示積算的電子積算器進行處理。由於普遍存在著成本高，使用環境要求高，安裝不方便，有些儀表還需要供電或者要求有掉電保護，因此在民用採暖系統中很難得到推廣使用。所以時至今日，民用採暖一直沒有一種適用的熱量計量表，採暖一直是按採暖面積去折算消耗的熱量，造成供需雙方諸多的矛盾。特別是無法衡量供熱的真實數量，以考核供暖質量。
本實用新型的目的旨在，設計一種結構簡單，成本低，計量準確，無需外界能源，使用環境廣泛，進回水容於一體，很方便安裝的小型機械式熱量計量表，供民用採暖使用。
本實用新型是通過下述的技術方案實現的設計方案根據的原理為採暖用戶實際消耗的熱量為供給熱水提供的熱量，減去回水帶走的熱量。可以用一個式子表示Q＝W1T1C1-W2C2T2。熱水質量，水的比熱與水的溫度的乘積即為熱量。供給熱水與回水的質量是相同的，其比熱也是相同的，決定的因素就是溫度，只要將供水和回水的溫度測量準確，就會得到精確的熱量。設計計量表採用兩條通道，一條通道為由供熱主管道提供的熱水，流經此通道進入戶內散熱器，稱為進水道。另一條通道為經散熱器釋放出熱量的回水，流經此道，送回主回水管，稱為回水道。此兩通道隔絕，相互不通，並且與殼體其他部位互不相通。在靠近回水管道的位置設置兩支串聯的波紋管，設計的特點就是進回水的溫度變化由波紋管的線性變化替代，和其串聯的方式。兩支波紋管分別由毛細管道聯在固定在進水管道內的測溫溫包和固定在回水管道的測溫溫包上，波紋管分別與各自的溫包經毛細管道相通，波紋管與溫包內充滿相同的介質。兩支波紋管都為一端固定，一端可以自由伸縮，與進水管道溫包毛細管道相通的波紋管固定端固定在計量表的殼體上，自由與回水管道溫包毛細管道相通的波紋管的固定端聯接，回水管道毛細管相通的波紋管自由端朝向與進水管道毛細管道相通的波紋管自由端朝向方向相反。進水管道的溫包介質受熱膨脹，經毛細管充入進水管道的波紋管，使其沿自由端伸長，假設為ΔX1，回水管道的波紋管固定端固定在進水管道的自由端上，所以整個波紋管都隨同位移了ΔX1的距離。回水管道的測溫包也有溫度，包內介質也膨脹會充入回水管的波紋管，回水波紋管的自由端也會伸長，假設為ΔX2，回水管隨進水管自由端位移而本身介質膨脹自由端又有伸長，由於兩波紋管自由端方向相反，這樣回水管波紋管自由端相對計量表的殼體的位移量即為ΔX1-ΔX2。這樣就將進水管與回水管的溫度之差變為更直觀的波紋管內介質膨脹使之伸長的線性之差了。因為進水溫度高，位移量大，回水溫度低位移量小，所以ΔX1-ΔX2＞0，最多是t1＝t2(散熱片關閉)，ΔX1-ΔX2＝0自由端沒有位移。這是用戶使用散熱器，釋放了熱量的回水收回循環使用，當用戶是應用熱水，沒有回水時，應用本實用新型仍然有效。也就是ΔX2＝0，t2＝0，波紋管自由端的位移只是進水的溫度線性變化。說明進來的熱量全部被用戶使用了。
ΔX1＝A1t1，ΔX2＝A2t2，A1A2為介質的膨脹係數，介質相同A1＝A2，所以ΔX1-ΔX2＝A1t1-A2t2＝A(t1-t2)，在進水管道上設一常規測量流量的葉輪，其特點為在葉輪上裝一主動永磁鐵，隨葉輪同步旋轉，密封在進水管道內。在主動永磁鐵相對應的位置處支懸一被動永磁鐵，被動永磁鐵與一可旋轉的圓盤(摩擦盤)聯接在一起。在葉輪被熱水推動旋轉時，其上設的主動水磁鐵同步旋轉，在磁耦合的作用下，相對應處支懸的被動永磁鐵也同步旋轉，聯接在其上的圓盤也同步旋轉。因此只要測出圓盤(摩擦盤)的轉速，就知道通過計量表的熱水質量。
W＝Kn1n1一圓盤的轉速K一計量表的比例係數 質量/轉速至此用戶使用的熱量就可準確的計算出來了Q=WC(t1-t2)=Kn1CX1-X2A]]>K、C、A都是常數在與被動永磁鐵聯接在一起的圓盤上，垂直圓盤面設一摩擦輪，摩擦輪的軸線經過圓盤的中心，在軸上摩擦輪邊上設一彈簧，並在彈簧作用下摩擦輪始終有向圓盤邊沿移動的趨勢。在摩擦輪軸上，還設有軸形齒輪與一套齒輪繫纍計機構中的齒輪嚙合，還聯接一齒條，齒條嚙合一組規定好傳動比的齒輪組，其最終一級為帶有擺動杆的扇形齒輪，擺杆與串聯在一起的測溫波紋管的回水波紋管的自由端接觸，扇形齒輪的擺杆端貼在波紋管的自由端。此時經摩擦輪及摩擦輪的聯接的齒輪組，將測得的溫度線性變化與介質流量的變化聯繫在一起了。當波紋管在進回水溫的作用產生不同的位移後，最終表現為線性的位移差，推動扇形齒輪的擺杆端，扇形齒輪就會撥動齒輪組順時針或逆時針方向轉，齒條就出現左右移動，帶動摩擦輪產生相同的位移。實際上摩擦輪在旋轉圓盤上相對中心的位移量就是波紋管組溫度差變化的放大量。設位移量為R，R＝B(ΔX1-ΔX2)＝BA(t1-t2)B-規定的傳動比摩擦輪在旋轉圓盤上還有一旋轉運動，是與相距旋轉圓盤中心的距離不同而變化的，距離越大，轉速越快，其旋轉的速度設為n2n2=Rrn1]]>r-摩擦輪的半徑n2=1rkBA(t1-t2)W]]>此時摩擦輪的轉速就是
熱量的倍數。因為在摩擦輪軸上還聯接一組輪繫纍計機構，將摩擦輪軸的轉動傳送到錶盤的指針上，並能累積計算出來。類似於現在的指針水錶一樣。該輪系的傳動比在設計時將水的比熱C考慮在內設為
，輪系最終的轉速n3，n3=rKCABn2=rKCABABrKW(t1-t2)]]>=CW(t1-t2)]]>最終輪係指針指示的轉速即是；送入用戶的熱量熱水的質量，熱水的比熱，與進回水的溫度差的乘積。
在摩擦輪軸上聯接的齒條，還起推桿的作用，齒條嚙合在齒輪組的大齒輪上，齒條動，摩擦輪就產生同步位移量。齒條支持在兩滑動軸承上，滑動軸承可以是軸套，也可以是滑道固定在支架上。齒條伸出兩滑動軸承外兩端處，靠近摩擦輪一端設一凸臺，遠離摩擦輪一端部設一可調整的螺母。凸臺至鄰近自己一端的滑動軸承的距離和螺母至鄰近自己一端的滑動軸承的距離，都必須小於摩擦輪所處的旋轉圓盤(摩擦盤)的半徑。凸臺與螺母的作用是，一旦溫度變化的範圍超出儀表測量的範圍，防止摩擦輪超過旋轉圓盤的中心或是旋轉圓盤的邊沿。
在摩擦輪軸上接近摩擦輪處設一軸形的圓柱齒輪，與一齒輪嚙合，該齒輪帶動同軸蝸杆，嚙合蝸輪及齒輪繫纍計機構，形成熱量指示。軸形圓柱齒輪作用是摩擦輪軸同輪位移時，能保證與蝸杆蝸輪及齒輪累計機構的嚙合。
在扇形齒輪擺杆端與回水波紋管自由端接觸處為在擺杆末端設一軸套，套內裝軸形測頭，測頭與軸套之間套使測頭總是趨向伸出軸套的壓縮彈簧。測頭與軸套為間隙配合，測頭尾部放一調整螺母。當測頭受到一定的壓力時，擠壓彈簧變形，測頭在軸套內位移。其作用為在摩擦輪軸上的齒條末端的螺母與滑動軸承相碰時，齒條無法移動，齒輪組及扇形齒輪都無法轉動時，回水管的波紋管由於回水溫度過高(用戶關閉了散熱片)，其自由端繼續膨脹外移時，其測頭受壓彈簧變形，測頭移動，以防止表受損。
至此本實用新型達到了設計目的。全部結構為機械式，結構簡單，進回水計量容於一體，並且計量準確，使用方便，為民用供暖系統計量消耗的熱量提供一種新產品。
圖示為本實用新型的最基本的一種型式旋翼式採暖熱量計量表。現結合附圖對本實用新型做進一步的說明，以對本實用新型的補充。


圖1-本實用新型的最基本結構示意圖；圖2-圖1的E-E剖視圖；圖3-測頭結構放大圖。
圖面說明1下殼體，2導向器，3軸承，4葉輪，5軸承板，6主動磁鐵，7隔離板，8被動磁鐵，9測力彈簧，10支架，11摩擦盤，12軸承，13軸承座，14摩擦力彈簧，15銷釘，16摩擦輪，17玻璃罩，18表蓋，19指示累計機構，20軸承，21軸承，22螺釘，23擋圈，24推桿齒條，25滑動軸承，26表蓋，27滑動軸承，28螺母，29扇形齒輪，30軸螺釘，31齒輪組，32軸螺釘，33限載彈簧，34測頭，35調整螺母，36導軌架，37回水波紋管，38固定架，39進水波紋管，40彈簧，41滑動軸承，42蝸輪，43蝸輪軸，44蝸杆，45滑動軸承，46固定杆，47螺母，48導軌，49螺母，50毛細管，51回水溫包，52回水溫包固定螺栓，53毛細管，54進水溫包，55進水溫包固定螺栓。
在表的下殼體1的進水管內安裝一個流體導向器2，由其下部的軸承3和上部的軸承板5，支撐葉輪4於其中。導向器2使熱水定向流動，推動葉輪4轉向一定。在葉輪軸的上部固定一主動磁鐵6，與葉輪4同步轉動。用隔離板7將葉輪等密封在進水管道內，在隔離板7上面由軸承20支懸一杯式的被動磁鐵8，磁鐵8上部軸承支持的軸為空心的，軸內放壓縮式摩擦力彈簧14，空心軸壁上開一長形槽，用銷釘15聯接一帶軸圓盤，叫摩擦盤11，盤軸壓在彈簧上。此機構被動磁鐵8與主動磁鐵6起一種磁耦合作用，當葉輪4旋轉時，其摩擦盤11也同步旋轉。在支架10上固定著軸承座13和滑動軸承套25、27，軸承12裝在軸承座13內，支持著摩擦輪16的軸，摩擦輪軸與軸承12是間隙配合，也就是軸在軸承內圈中既有軸向移動，又有徑向轉動。在摩擦輪16與軸承座13之間有一測力彈簧9，摩擦輪16外面是軸形圓柱齒輪，與指示累計機構齒輪系中的齒輪嚙合，通過同軸蝸杆43和蝸輪42，將輪系的軸線改變為垂直，由若干組齒輪，分別伸出軸上帶有指針，按設計需要，是一組針還是兩組或更多指針，同現應用的水流表相同。齒輪封在表殼內表面由玻璃罩17，表蓋18防塵。摩擦輪軸軸頭裝一軸承21，由擋圈23和軸頭端面的螺釘22固定在軸上。裝在推桿齒條24端部的軸承座內，將摩擦輪軸與推桿齒條24兩部分聯接在一起。齒條24在滑動軸承25、27內滑動，前部靠近軸承座有一凸臺，另一端設螺紋，旋一螺母28。此時摩擦輪16在其軸上壓在摩擦盤11上，摩擦盤11轉動帶動摩擦輪16也轉動，由於摩擦輪16在摩擦盤11上的位置不同而轉速在不斷變化。其盤與輪的摩擦力是由摩擦力彈簧14保證。與推桿齒條24嚙合的為齒輪組31中的大齒輪，然後用由軸螺釘30固定在其上的小齒輪嚙合一帶擺杆的扇形齒輪29，在擺杆的端部帶一測頭34，測頭34裝在擺杆端部的軸套內，測頭34與套之間裝一壓縮式限載彈簧33，測頭34尾部有螺紋旋一調整螺母35。調整彈簧的夾緊力和測頭34的伸出長度。扇形齒輪的擺杆是繞固定在支架10上的輪螺釘32搖擺。測頭34始終是貼在回水管波紋管37的自由端上。這是由測力彈簧9的作用形成的。波紋管37、39的安裝方式為波紋管39的固定端(右)固定在帶有兩條圓柱導軌48的導軌架36的中間部位固定架38上，導軌固定在下表殼體的上端面上。波紋管39的自由端(左)與其固定端右側的波紋管37的固定端(左)由兩條固定杆46及螺母47剛性聯接好，同時還可在圓柱導軌48上整體移動。這樣波紋管37的固定端就同波紋管39的自由端同步位移了。波紋管37的自由端為圓柱形測杆，與導軌架36右端面的中心孔相配合，並可自由的左右移動，其端面與測頭34尖端接觸。波紋管39的自由端與導軌架36左端之間裝有一彈簧40，起平衡測量力的作用。而波紋管37、39，分別經毛細管道50、53與用固定螺釘52，固定在回水管道中的回水溫包51接通回水波紋管37，用固定螺釘55固定在進水管道中的進水溫包54接通進水波紋管39。當溫差大時，也就是進水熱量釋放出來的多時，回水波紋管自由端的測量杆位移量小，扇形齒輪擺杆的測頭就會向波紋管自由端方向移動，撥動齒條向齒輪順時針轉動方向移動，摩擦輪在摩擦盤上的位置與盤中心的距離加大，其轉速也加快，按照前面介紹的原理，這兩個參數換算的乘積就大，說明熱量多，其摩擦輪的位移量最大達到，推桿齒條上的凸臺與滑動軸承座相碰時移動的距離，保證摩擦輪不會掉在摩擦盤邊沿外面，此時測頭與波紋管最多脫開，保證儀表不損壞。當溫差小時，也就是說沒有在用戶釋放多少熱量，進水溫度接近回水溫度。回水波紋管自由端相對表殼伸出的位移量大，就扇形齒輪擺杆的測頭會向離開波紋管方向移動，撥動齒條向齒輪逆時針轉動方向移動，摩擦輪在摩擦盤上的位置與盤中心的距離變小，其轉速也減慢，同理說明釋放的熱量少。其摩擦輪的位移量最大達到，推桿齒條上的螺母與滑動軸承座相碰時的移動距離，保證摩擦輪不會超過摩擦盤的中心，此時測頭在波紋管的自由端位移時壓力下，彈簧開始變形，測頭產生位移，而保證不損壞儀表。
至此實施完成達到了設計目的。
權利要求1.一種由表殼上帶進水管，在進水管內裝有葉輪，並且內裝指示數量的累積齒輪系的旋翼式採暖熱量計量表，其特徵在於表內設有兩支串聯在一起的充滿相同介質的測溫波紋管，在進水管葉輪上裝一主動永磁鐵，在葉輪主動永磁鐵相對應的位置處支懸一被動永磁鐵，被動永磁鐵與可旋轉的圓盤聯接在一起，在圓盤上，垂直盤面設一摩擦輪，摩擦輪的軸線經過圓盤的中心，在軸上摩擦輪邊上設一彈簧，還設有軸形齒輪與一套齒輪累計機構中的齒輪嚙合，還聯接一齒條，齒條嚙合一組規定好傳動比的齒輪組，其最終一級為帶有擺動杆的扇形齒輪，擺杆與串聯在一起的測溫波紋管的回水波紋管自由端接觸。
2.按照權利要求1所敘述的旋翼式採暖熱量計量表，其特徵在於兩支串聯的測溫波紋管分別由毛細管聯在固定在進水管的測溫包和回水管的測溫包上，波紋管分別與各自的測溫包經毛細管相通，並與波紋管充滿的介質相同，兩支波紋管都為一端固定，一端可以自由伸縮，與進水管溫包相通的波紋管固定端固定在計量表殼體上，自由端與回水管溫包相通的波紋管的固定端連接，兩波紋管的自由端朝向方向相反。
3.按照權利要求1所敘述的旋翼式採暖熱量計量表，其特徵在於摩擦輪軸聯接的齒條，支持在兩滑動軸承上，齒條伸出在兩滑動軸承外兩端處，靠近摩擦輪一端設一凸臺，遠離摩擦輪一端設一可調整的螺母，凸臺至鄰近自己一端的滑動軸承的距離和螺母至鄰近自己一端的滑動軸承的距離都必須小於摩擦輪所處的旋轉圓盤的半徑。
4.按照權利要求1所敘述的旋翼式採暖熱量計量表，其特徵在於摩擦輪軸上設一軸形圓柱齒輪與一齒輪嚙合，該齒輪帶動同軸的蝸杆，嚙合蝸輪及齒輪繫纍計機構。
5.按照權利要求1所敘述的旋翼式採暖熱量計量表，其特徵在於扇形齒輪擺杆與回水波紋管自由端接觸處為在擺杆末端設一軸套，套內裝軸形測頭，側頭與軸套之間套一使測頭總是趨向伸出軸套的壓縮彈簧。測頭與軸套為間隙配合，測頭尾部放一調整螺母。
專利摘要本實用新型涉及物理儀器技術，用於採暖實際消耗熱量的計量。該計量表有一套測溫使用的波紋管和由磁耦合作用下的旋轉圓盤，測量流量，用一套齒輪組和在旋轉圓盤設一摩擦輪將溫度與流量聯繫在一起，完成熱量的計量。
文檔編號G01K17/00GK2262706SQ9624811
公開日1997年9月17日 申請日期1996年10月15日 優先權日1996年10月15日
發明者宋文濤 申請人:宋文濤