大口徑低溫渦輪流量計的製作方法

2023-10-25 19:23:30

本實用新型屬於流量測量領域，涉及一種渦輪流量計，用於大口徑(DN600)，低溫或常溫流體的流量測量。

背景技術：

在流體輸送領域以及液體火箭發動機試驗領域，通常需要對大流量低溫介質的流體進行測量，管道通徑大(DN600)，流量大(1.2m3/s)，而目前還沒有該口徑的低溫渦輪流量計。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種應用於通徑為DN600管道的大口徑低溫渦輪流量計，用於低溫介質的流量測量。

本實用新型的技術解決方案是提供一種大口徑低溫渦輪流量計，包括殼體和依次安裝在軸上的前導流架、葉輪和後導流架，其特別之處在於：上述前導流架包括前導流架殼體和前導流架葉片；上述葉輪包括葉輪殼體和葉輪葉片；上述後導流架包括後導流架殼體和後導流架葉片；

上述前導流架殼體為中空錐體結構，錐體錐部為光滑圓弧面；上述前導流架殼體與軸的一端連接；上述前導流架葉片與殼體活動連接；

上述葉輪殼體為中空結構；上述軸上設置有一對軸承，上述葉輪殼體安裝在軸承上；

上述後導流架殼體為中空結構，上述後導流架殼體和軸的另一端連接；為了固定導流架，上述後導流架葉片和殼體固連。

上述殼體內徑為590mm，殼體總長為650mm。材質為不鏽鋼，應用於通徑DN600管道。

將導流架中心殼體和葉輪殼體設計為中空結構，減輕流量計質量，同時減少增大口徑後旋轉部件的轉動慣量。

上述葉輪殼體分為前殼體、中心殼體和後殼體，中心殼體的兩端安裝在軸承上；前殼體和後殼體為中空錐形結構，前殼體和後殼體的底部相互焊接，前殼體和後殼體的錐部分別和中心殼體的兩端焊接。其材質均為不鏽鋼材質。

為了適應低溫狀態，上述中心殼體的兩端和軸承之間有間隙。

為了提高流體在葉輪處的轉速，上述葉輪葉片安裝於葉輪後殼體上，葉輪後殼體安裝葉片的部位為圓筒狀，圓筒狀過流處的直徑為300mm。

為了充分利用流體的動能，上述葉輪葉片為16個，葉片中徑處與來流夾角為55°，葉片為螺旋型葉片，螺旋角為18°。

上述殼體設置有導向槽，前導流架的導流葉片插入導向槽內。前導流架的導流葉片和導向槽之間有間隙。保證低溫下軸向收縮不產生應力集中。

為了流量計殼體內外冷卻均勻，上述前導流架中心殼體、葉輪殼體和後導流架中心殼體上設置有冷卻孔。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型增大流量計口徑的同時減小流量計質量和旋轉部件的質量，即減小了轉動部件的轉動慣量，該流量計可以應用在通徑為DN600，流量為0.6～1.2m3/s，壓力為1.6MPa的管道上；

2、本實用新型在葉輪處流體過流面積最小，提高了流體在該處的流速，提高了葉輪轉速，提供了測量精度；

3、本實用新型在轉動部件之間及前導流架和殼體的接觸處預留有軸向間隙，在低溫狀態下，允許各部件向後導流架收縮，釋放熱應力，同時其他方向依然保持有效約束，葉輪平穩旋轉；

4、本實用新型各腔體結構設置有冷卻孔，保證腔體內外冷卻均勻，防止低溫形變不均。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為前導流架和殼體的安裝示意圖；

圖3為本實用新型剖視圖。

圖中附圖標記為：1-殼體，2-前導流架，21-前導流架殼體；22-前導流架葉片；3-軸，4-軸承，5-電磁感應裝置，6-後導流架，61-後導流架殼體；62-後導流架葉片；7-鎖緊螺栓，8-葉輪前殼體，9-葉輪，10-葉輪後殼體，11-葉輪中心殼體，12-導向槽，131-第一間隙，132-第二間隙；133-第三間隙；134-第四間隙，141-第一冷卻孔，142-第二冷卻孔，143-第三冷卻孔，144-第四冷卻孔。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步的描述。

如圖1所示，本實用新型包括殼體1、前導流架2、葉輪9和後導流架6，前導流架2、葉輪9和後導流架6位於殼體1內部；殼體1的內徑為590mm，總長650mm，材質為不鏽鋼；葉輪9套裝在軸3上，前導流架的中心殼體21通過螺栓和軸的一端連接，軸的另一端通過螺栓和後導流架的中心殼體61連接，葉輪9與軸的接觸處設置有一對軸承，軸為前、後兩個軸承提供有效支撐。後導流架的導流葉片62與殼體焊接，保障了足夠的連接強度與剛度；

前導流架2為活動導流架，其中心殼體為空心的圓錐體，錐部為光滑的弧面，保證過流面積均勻變化，流動阻力小，在中心殼體上安裝六個葉片，起到支撐、導向作用。

為了減輕葉輪等旋轉部件的轉動慣量，葉輪殼體為薄壁中空結構，包括葉輪前殼體8、葉輪中心殼體11和葉輪後殼體10，葉輪中心殼體11的兩端安裝在軸3的軸承上，葉輪前殼體8的一端和葉輪後殼體10的一端焊接，另一端分別和葉輪中心殼體11的兩端焊接。葉輪殼體的材質為不鏽鋼，葉輪葉片為導磁材料(2Cr13)，葉片通過螺紋與後殼體連接，避免了異種材料的焊接同時提供足夠的連接強度，後殼體設置葉片的部位為環形結構(即圓筒狀)，過流處直徑為300mm，提高了流體在該處的轉速，葉輪共有16個葉片，葉片中徑處與來流夾角為55°，葉片為螺旋型葉片，螺旋角為18°，該螺旋葉片能夠充分利用流體的動能旋轉，在1m3/s流體的作用下，其轉速為390rpm，電磁感應裝置輸出的信號約100Hz。

前導流架的導流葉片22插入殼體的導向槽內，如圖2和圖3所示，預留軸向間隙，保證軸向收縮不產生應力集中。同時，葉輪中心殼體與軸承之間也預留了軸向間隙，葉輪與軸承間隙配合。以上結構的設計保證了常溫條件下，軸向各部件連接緊固，低溫狀態下，允許各部件向後導流架收縮，同時其他方向依然保持有效約束。

在前導流架側面、葉輪殼體、葉輪中心、後導流架側面等腔體結構的壁面均預留了冷卻通道，保證低溫介質能夠進入，加快冷卻速度，保證腔體內外冷卻均勻，有效防止低溫形變導致的結構破壞。