高壓流量自控儀軸向式葉輪結構的製作方法

2023-06-14 04:02:56

專利名稱：高壓流量自控儀軸向式葉輪結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及於高壓流量自控儀的流量檢測部分，特別涉及對葉輪結構改進。
背景技術：
目前，葉輪式高壓流量自控儀，均是採用法向式(也稱立式)葉輪結構。見附圖I.。法向式葉輪結構的最大問題有如下
其一是其葉輪軸3隨法向葉輪I而高速轉動，而軸套2是固定在兩邊支座4上。工作時，高速轉動的葉輪軸3與固定不動的軸套2將發生很大的摩擦，該摩擦B處為面摩擦，或近似於線的面摩擦，從而產生非線性的摩擦力，影響自控儀的計量精度和壽命。
其二是在流體有流量脈動和流量發生變化時(如閥門的開啟和關閉)，會產生流量衝擊力F，由於法向式結構的葉輪軸3與軸套2是間隙配合，其衝擊力F將對葉輪軸3與軸套2的交界面A處產生一個剪切力，進而會產生剪切力矩，在該剪切力矩的長期作用下，葉輪軸3與軸套2的交界面A處會產生疲勞，進而會產生斷裂，造成嚴重後果。其三葉輪I的受力面是與流體運動的方向(也即衝擊力的方向)呈垂直角度，最大程度的承受流體運動的動力和衝擊力，葉輪系統也在最高轉速下進行工作運轉；故其產生的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會運行在最高限。

發明內容
鑑於上述已有技術存在的缺點，本發明提供一種全新的高壓流量自控儀軸向式葉輪結構。一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，輪轂和若干葉片為一體構成軸向葉輪；葉片結構為採用軸向式45°角斜面；即轉動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角；葉輪軸與輪轂緊配合聯接；葉輪軸兩端分別轉動連接上遊軸套和下遊軸套。在所述下遊支座中，設置有一個硬質合金球,硬質合金球的直徑與所述葉輪軸的直徑相同，與之相接觸的葉輪軸尾端的形狀為半球面或子彈頭形。上遊軸套和下遊軸套分別固定連接在上遊支撐座和下遊支撐座內。本發明完全消除了軸套對軸向葉輪軸的剪切力矩。使其軸向葉輪軸不再因此發生斷裂，軸向葉輪運轉的重複性和線性將得到非常好的保證，其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應的減小，從而使高壓自控儀計量的重複性和線性也得到很好的控制和提聞。


附圖I是已有技術法向式(立式)葉輪結構示意圖。附圖2是本發明軸向葉輪結構示意圖。附圖3圖2的左視圖。
I法向葉輪、2軸套、3葉輪軸、4支座、5上遊支撐座，6上遊軸套，7軸向葉輪軸，8軸向葉輪，9葉輪軸尾端，10硬質合金球，11下遊軸套，12下遊支撐座，13輪轂，14葉片。
具體實施例方式
本發明通過以下實施例具體說明。見附圖2、附圖3.
一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，輪轂13和若干葉片14為一體構成軸向葉輪8 ;葉片結構為採用軸向式45°角斜面；即轉動葉片14與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角。葉輪軸7與輪轂13緊配合聯接；葉輪軸7兩端分別轉動連接上遊軸套6和下遊軸套11。所述葉片重疊度P = 4h/ (D+d) = O. 9 I. 25 ;
葉柵流通面積 Sn=Ji (D2-d2)/4 - N (D-d) δ/21/2 ；
葉片數Ν=3 6片；
葉片軸向長度h=l. 2 I. 4倍公稱口徑；
葉片高度越大，其產生的轉動力矩就越大，轉速就越快，小流量時就越好，但不利於大流量；但現在的高壓自控儀就是其一小流量的重複性不太好，其二小流量信號太小，容易被幹擾；所以，流量好了，整機的性能將大大提高。根據大量的實驗，葉片高度H = D-d/2,一般在2. 6 3. 5之間，可根據高壓自控儀的公稱口徑而定。軸向葉輪軸7的直徑在公稱口徑的1/3. 5 1/6. 5之間，可根據高壓自控儀的公稱口徑而定。D為葉輪外徑，d為輪轂外徑。如公稱口徑DN25，葉輪軸的直徑一般在1/3. 5 1/4之間。單位體積水通過軸向葉輪時，其軸向葉輪轉數ω=1/21/2 (SnXh)(假定P=I)
當流體沿軸向通過軸向45 ·角葉片時，其流體運動時產生的動力和衝擊力F，在軸向
45 角之葉片14面上，將產生垂直於葉輪面地分力F1 (有用分力)，和平行於葉片面地分力F2 (無用分力)。F1=F2=21/2F
F1有將分為Fia和F1B。其中，Fia將成為使軸向45 ·角葉片進行軸向轉動的動力；F1B將成為軸向方向上的有害力，它將產生摩擦力和摩擦衝擊力。J. F1A=F1B=21/2F1=F/2
而原來法向式葉輪結構中的軸向有害力就是完全等於F。要想減小或根除法向式結構中葉輪軸的斷裂故障，並減小摩擦，就要從根本上消除剪切力矩，即從根本上消除剪切力，並大大減小葉輪軸在轉動時，與其他部件產生摩擦的
摩擦面。本發明引入一種軸向式45°角斜面葉輪結構。該軸向葉輪由輪轂13和若干葉片14組成並用同一材料整體加工。該結構的最大優點在於
其一，將葉輪軸7與軸向葉輪8採用緊配合聯接，使其在結構上成為一體，從而完全消除了軸套對軸向葉輪軸7的剪切力矩。使其軸向葉輪軸7不再因此發生斷裂，到達技術改進的目的。其二，同時，由於是採用軸向葉輪式結構，故其軸向葉輪軸7的的上遊支撐座5、下遊支撐座12是在軸向上，將原來法向式葉輪結構的葉輪軸3與軸套2的面摩擦，改變成軸向式葉輪結構的葉輪軸7的半球形尾端9與硬質合金球10的相向球面點U的摩擦。兩球形體的相向球面摩擦，其接觸面很小，近似於點面積，從而大大減小了摩擦面，摩擦力，改善了軸向葉輪8的運轉的情況，使之更加平穩；另外，因為硬質合金球10在下遊軸套11裡是可以自由轉動的，它與下遊軸套11的摩擦是球與曲面的內切點摩擦V，其摩擦面、摩擦力也很小。尤其要指出的是，這裡增加了一個二次轉動即硬質合金球10的轉動，相當大的衝擊能量在硬質合金球10的轉動中消耗了，軸向葉輪8運轉的重複性和線性將得到非常好的保證，從而使高壓自控儀計量的重複性和線性也得到很好的控制和提高。 其三，軸向葉輪之葉片14的受力面與軸向(也即流體運動的方向、也即衝擊力的 方向)呈45°角度，其所承受的流體運動的動力和衝擊力，只有法向葉輪結構的21/2分之一；故其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應的減小。所以，其高壓自控儀 計量的整體性能和工作壽命也將得到很好的控制和提高。
權利要求
1.一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，輪轂和若干葉片為一體構成軸向葉輪；葉片結構為採用軸向式45°角斜面；轉動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角；葉輪軸與輪轂緊配合聯接；葉輪軸兩端分別轉動連接上遊軸套和下遊軸套。
2.按照權利要求I所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，所述葉片重疊度 P = 4h/ (D+d) = O. 9 I. 25 ; 葉柵流通面積 Sn= { π (D2-d2) /4} - N (D-d) δ /21/2 ；葉片數Ν=3 6片；葉片軸向長度h=l. 2 I. 4倍公稱口徑； 葉片高度 H= (D-d)/2 (2. 6 3. 5); 軸向葉輪軸7的直徑在公稱口徑的1/3. 5 1/6. 5之間； D為葉輪外徑，d為輪轂外徑。
3.按照權利要求I或2所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，在所述下遊支座中，設置有一個硬質合金球，硬質合金球的直徑與所述葉輪軸相同，與之相接觸的葉輪軸尾端形狀為半球面或子彈頭形。
4.按照權利要求I或2所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，上遊軸套和下遊軸套分別固定連接在上遊支撐座和下遊支撐座內。
5.按照權利要求3所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，其特徵在於，上遊軸套和下遊軸套分別固定連接在上遊支撐座和下遊支撐座內。
全文摘要
一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結構，輪轂和若干葉片為一體構成軸向葉輪；葉片結構為採用軸向式45°角斜面；即轉動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角。轉動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45·角；葉輪軸7與輪轂緊配合聯接；葉輪軸兩端分別轉動連接上遊軸套和下遊軸套。本發明完全消除了軸套對軸向葉輪軸的剪切力矩。使其軸向葉輪軸不再因此發生斷裂，軸向葉輪運轉的重複性和線性將得到非常好的保證，其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應的減小，從而使高壓自控儀計量的重複性和線性也得到很好的控制和提高。
文檔編號G01F1/10GK102879040SQ20111019439
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者王江, 林浩 申請人:上海一諾儀表有限公司