專利名稱:渦輪流量計的制作方法
本發(fā)明涉及渦輪流量計，尤其是葉輪的轉(zhuǎn)軸能受到長時期穩(wěn)定支承的渦輪流量計。
通常，在測量流體，例如通過導(dǎo)氣管裝置提供氣體的氣流量測量的渦輪流量計中，一對心軸軸承支承從葉輪輪轂兩側(cè)凸出的轉(zhuǎn)軸各端，為了提高渦輪流量計，尤其是測量開始時的測量精度，分別在葉輪輪轂的逆流側(cè)(上流動側(cè))和順流側(cè)(下流動側(cè))有一個錐形件，以使輪轂的兩側(cè)相對設(shè)置，在兩個錐形件內(nèi)設(shè)有心軸軸承，轉(zhuǎn)軸的二端分別呈錐形，每一個心軸軸承的支承面呈半球形。并與轉(zhuǎn)軸的錐形端面形狀一致。
然而，在常規(guī)渦輪流量計的支承件中，在測量流體的流量時，轉(zhuǎn)軸在心軸軸承支承面上與葉輪一起轉(zhuǎn)動，基于這個原因，一個大的力由轉(zhuǎn)軸作用到支承面上。由此，在渦輪流量計使用了相當(dāng)時間之后，由于摩擦作用，使支承面和轉(zhuǎn)軸端部都受到磨損。所以就會出現(xiàn)心軸軸承和轉(zhuǎn)軸使用的耐久性問題。為了解決由于摩擦作用而產(chǎn)生的磨損問題，就有可能采用一種在支承面上積聚潤滑油的方法。但是，如果潤滑油的量太少，則潤滑作用不夠。另一方面，當(dāng)潤滑油加的量太大時，潤滑油在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時就會起到阻力的作用。所以，在潤滑油量太大時，存在的問題是使渦輪流量計的測量精度變差，而且多余的潤滑油將被泄漏到支承件的四周。
因此，發(fā)明的目的是提供一種新的，有用的渦輪流量計，其中上面所提到的問題得到消除。
本發(fā)明的另一個更為主要的目的是提供一種渦輪流量計，其中在葉輪的轉(zhuǎn)軸內(nèi)有一個油積聚部件，和用取決于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的離心力把油積聚部件內(nèi)的潤滑油提供到支承件內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪流量計，少量的潤滑油提供到支承件內(nèi)，所提供的油量取決于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的大小，即使從小流量區(qū)域到大流量區(qū)域進行流量測量，轉(zhuǎn)軸也是平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。所以，流體的流量能夠經(jīng)常在一種滿意的狀態(tài)下進行測量。此外，由于轉(zhuǎn)軸與支承件之間的摩擦作用，通過供給潤滑油而受到抑制，所以使渦輪流量計的使用壽命得到延長。渦輪流量計能長時期地保持相同的穩(wěn)定測量精度。而且，可以可靠地阻止在一個時間內(nèi)供給大量的潤滑油，基于此，潤滑油將不再泄漏到支承件的四周。由于少量潤滑油加到支承部件，所以能連續(xù)地，相當(dāng)長時間地進行潤滑使用。由此，簡化渦輪流量計的維修保養(yǎng)，例如在聚油部件內(nèi)再添加潤滑油。
本發(fā)明的其它目的是提供一種渦輪流量計，其中，在鄰近軸承處有微小的間隙，利用毛細(xì)作用把引入細(xì)微的間隙的潤滑油加到支承件內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種渦輪流量計，其中，利用與葉輪一起轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸的細(xì)微振動，把潤滑油加到支承件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種渦輪流量計，其中，通過一種纖維線把適量的潤滑油加到支承件。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種渦輪流量計，其中，利用在葉輪附近的流體壓力與渦輪流量計的上流和下流側(cè)的流體壓力之間的差把潤滑油加到支承件。
本發(fā)明的其它目的和進一步的特征將結(jié)合附圖作進一步詳細(xì)的說明。
圖1，根據(jù)本發(fā)明所示的第1種渦輪流量計實施例的垂直剖視圖。
圖2，是圖1所示的表示渦輪流量計的轉(zhuǎn)軸和支承件的垂直剖視圖。圖3，是表示第1實施例的第1種改進的主要部件的垂直剖視圖。
圖4，是表示第1實施例的第2種改進的主要部件的剖視圖。
圖5A-5C，分別表示第1實施例的第3種改進的主要部件的正視圖圖、局部透視圖和剖視圖。
圖6和7，是分別表示第1實施例的第4種改進的主要部件的剖視圖和透視圖。
圖8，表示根據(jù)本發(fā)明渦輪流量計的第2種實施例的主要部件的垂直剖視圖。
圖9，表示第2種實施例的主要部件的垂直剖視圖。
圖10，11和12，分別表示第2實施例的第1，第2和第3種改進的主要部件的垂直剖視圖。
圖13，表示根據(jù)本發(fā)明渦輪流量計的第3種實施例的垂直剖視圖。
圖14，表示第3種實施例的主要部件的垂直剖視圖。
圖15A，表示根據(jù)本發(fā)明渦輪流量計的第4種實施例的垂直剖視圖。
圖15B，表示圖15A中所示的第4種實施例的液體壓力與測量位置特性的關(guān)系圖。
圖16，表示第4種實施例的主要部件的垂直剖視圖。
圖17，表示第4種實施例改進的主要部件的垂直剖視圖。
圖1表示，根據(jù)本發(fā)明渦輪流量計的第1種實施例。在圖1中，渦輪流量計11的主要流量計結(jié)構(gòu)12被設(shè)置在一個管路裝置中(圖未示)。一種流體，例如，一種需要測量其流量的氣體。被加到管路裝置，通過流量計11按圖示的箭頭方向流動。
一個上流側(cè)錐13(之后簡稱為上流錐)從圖1中主流量計結(jié)構(gòu)12的下部伸進主流量計結(jié)構(gòu)12的流量通道12a，上流錐13有多個支承梁13a，以及連接到支承梁13a的環(huán)形件13b，環(huán)形件13b裝在主流量計結(jié)構(gòu)12的臺階區(qū)12b。此外，上流錐13通過固定環(huán)14予以定位固定，環(huán)14旋入由主流量計結(jié)構(gòu)12的下部件提供的螺紋區(qū)12C內(nèi)。
把一個金屬支承適配件15旋入，并固定在上流錐13的芯區(qū)。如圖2所示，在金屬支承適配件15的上端有一個具有一定深度的軸承孔15a，心軸軸承16嵌入軸承孔15a內(nèi)，心軸軸承16由燒結(jié)的碳化物或?qū)毷?，蘭寶石制成。
下流側(cè)錐18(以下簡稱為下流錐)，從圖1所示的主流量計結(jié)構(gòu)12的上部插入主流量計結(jié)構(gòu)12的流量通道12a內(nèi)。下流錐18有多個支承梁18a和與支承梁18a相連接的環(huán)形部件18b。環(huán)形部件18b適配到主流量計結(jié)構(gòu)12的臺階區(qū)12d內(nèi)。此外，下流錐18用固定環(huán)19予以定位固定，環(huán)19旋入由主流量計結(jié)構(gòu)12的上部件提供的內(nèi)螺紋區(qū)12e內(nèi)。
把一個金屬支承適配件20旋入，并固定在下流錐18的芯區(qū)。如圖2所示，在金屬支承適配件20的下端上設(shè)有一定深度的軸承孔20a，并且心軸軸承21嵌入軸承孔20a內(nèi)。心軸軸承21也由燒結(jié)的碳化物或?qū)毷?，如蘭寶石制成。例如圖2所示的凹形的(近似半球形)支承面16a和21a被形成在各個心軸軸承16和21的中心處。
渦輪轉(zhuǎn)子(葉輪)22包括轉(zhuǎn)子輪轂23，穿過轉(zhuǎn)子輪轂23內(nèi)的中心孔，并固定到轉(zhuǎn)子輪轂23的轉(zhuǎn)軸24，以及多個固定到轉(zhuǎn)子輪轂23的外圓周面上的葉輪25。
如圖2所示，轉(zhuǎn)軸24包括管24a，球26和27，靠拉或擠壓方法把球26和27分別固定在管24a的兩端，球26和27由燒結(jié)的碳化物或?qū)毷缣m寶石制成，并分別具有穿過球的微小穿孔26a和27a，穿孔26a和27a相對于管24a的軸向成一定角度的傾斜。并分別連通管24a的內(nèi)，外側(cè)。填充件24b填入管24a的內(nèi)部，填充件24b由纖維狀材料，如毛氈;一種多孔的材料，如燒結(jié)金屬等等制成。填充件24b用潤滑油滲透。為了使管24a內(nèi)的壓力與外壓力相等，在管24a的縮頸區(qū)設(shè)有導(dǎo)氣道24C。
渦輪轉(zhuǎn)子22安排成使轉(zhuǎn)軸二端上的球26和27受到對應(yīng)的心軸軸承16和21的支承面16a和21a的軸向支承。
如圖1所示，一個用于接收信號的磁性傳感器28被嵌入上流錐13的上表面，而把磁鐵29嵌入轉(zhuǎn)子輪轂23的下表面，嵌在這樣的位置，即在轉(zhuǎn)子輪轂23轉(zhuǎn)動到一定的位置時，磁鐵29正對磁性傳感器28。因此，流過流量通道12a的流體流量通過磁性探測的方法，用磁性傳感器28及磁鐵29予以測量，磁鐵29根據(jù)流體量的大小與渦輪轉(zhuǎn)子22一起轉(zhuǎn)動。
圖1中，在流體流過主流量計結(jié)構(gòu)12內(nèi)的流量通道時，利用流體來轉(zhuǎn)動渦輪轉(zhuǎn)子22的葉輪25。所以，在轉(zhuǎn)軸24的球26和27與各心軸軸承16和21的支承面16a和21a相接觸并由其支承的狀態(tài)下，根據(jù)流體的流量來使渦輪轉(zhuǎn)子22轉(zhuǎn)動，渦輪轉(zhuǎn)子22滿意地從低流量區(qū)轉(zhuǎn)動到高流量區(qū)，甚至在流體流量小時，轉(zhuǎn)動也是很靈敏的。
滲透入管24a內(nèi)填充件24b的潤滑油，由于毛細(xì)管作用，向在整個填充件24內(nèi)均勻地分布。因為填充件24b與含有穿透孔26a和27a的球26和27的接觸區(qū)相接觸，由于毛細(xì)管作用，穿透孔26a和26b也滲透入潤滑油。
由此，在測量流體流量時，渦輪轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)，離心力作用在位于轉(zhuǎn)軸24端部上的球26和27的穿透孔26a和27a內(nèi)的潤滑油上，結(jié)果，在穿透孔26a和27a內(nèi)的潤滑油少量地滲出，其滲透油量取決于轉(zhuǎn)子24的轉(zhuǎn)動速度大小，滲出的潤滑油對心軸軸承16和21的支承面16a和21a進行潤滑。
在進行小流量測量時，對心軸軸承16和21的支承面16a和21a的潤滑油供給限制在相當(dāng)少的量，因為在這種情況下，轉(zhuǎn)軸24的轉(zhuǎn)動速度是相當(dāng)小的。另一方面，在進行大流量測量時，供到支承面16a和21a的潤滑油量相比于小流量測量情況有所增加，這是由于轉(zhuǎn)軸24的轉(zhuǎn)速增加之故。換言之，滲入填充件24b的潤滑油以合適的量供到支承面16a和21a，該供給量取決于轉(zhuǎn)軸24的轉(zhuǎn)動速度。
潤滑油以適當(dāng)少的量不斷地供到球26和支承面16a之間，以及在球27和支承面21a之間。因此，轉(zhuǎn)軸24能始終進行平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動，況且球26和支承面16a之間，以及球27和支承面21a之間的摩擦作用，由于潤滑油的供給而得到減小。同時由于摩擦作用引起球26和27，支承面16a和21a的磨損而受到有效的抑制。基于此原因，使渦輪流量計11的使用壽命延長，并有可能長時間精確，穩(wěn)定地測量流體的流量。
有可能利用改變球26和27內(nèi)的穿孔26a和27a相對于管24a的軸向傾斜角來改變加到心軸軸承16和21的支承面16a和21a上的潤滑油量。
圖3表示第1實施例的第一種改進的主要部件。在圖3中，那些與圖1和2相應(yīng)的部件用相同的參照數(shù)字表示，并略去對他們的說明。在第1實施例的第一種改進中，分隔板31把軸30的管30a內(nèi)部分成一個下室30a1和上室30a2，填充件32填入下室30a1，而填充件33填入上室30a2，這些填充件32和33同樣用潤滑油滲透。
因此，在下室30a1內(nèi)，填充件32的潤滑油被加到球26的穿透孔26a，在上室30a2內(nèi)，填充件33的潤滑油被加到球27的穿透孔27a。換言之，潤滑油獨立地分別從填充件32和33加到穿透孔26a和27a。據(jù)此，有可能防止在心軸軸承16和21的支承面16a和21a處產(chǎn)生不充分的潤滑作用。如同在第1實施例的情況那樣，由于穿透孔26a和27a內(nèi)的毛細(xì)管作用，以及由于轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的作用在穿透孔26a和27a內(nèi)潤滑油上的離心力，使?jié)櫥捅患釉谇?6和支承面16a之間，以及球27和支承面21a之間。
圖4表示第1實施例的第2種改進的主要部件。在第1實施例的第2種改進中，一個帶有圓表面的頂尖件35，利用拉或擠壓方法把它固定到轉(zhuǎn)軸的管34的一端，穿透孔35a穿過頂尖件35，該穿透孔35a相對于管34的軸向成傾斜，并由管34的內(nèi)側(cè)通到外側(cè)。填充件36用注入管34內(nèi)的潤滑油滲透。在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，由于引入穿透孔35a的毛細(xì)作用和作用在穿透孔35a內(nèi)潤滑油上的離心力使?jié)櫥蜐B出，通過穿透孔35a滲到頂尖件35的表面。在圖4中，為了方便起見略去對管34的另一端的圖示。
圖5A-5C表示第1實施例的第3種改進中的主要部件，其中，轉(zhuǎn)軸的管37有一個內(nèi)壁37a，在靠近管37的開口端有許多凹槽38，通常槽38沿著管37的軸向外伸，并形成在靠近開口端的內(nèi)壁整個圓周上，如圖5C所示，利用沖壓的方法，把球39固定到管37的一端。用潤滑油滲透的填充件40填到管37內(nèi)，通過槽38，潤滑油滲出到球39的表面。因為管37的內(nèi)側(cè)，通過槽38連通到它們的外側(cè)，所以不再需要提供導(dǎo)氣道。
由于在管37全部長度上設(shè)有槽38并且使槽38的深度朝著管37的端部方向比沿著管37的軸向的中心部分來得深，在軸轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，潤滑油更好地集中在管37的內(nèi)壁上。此外，因為在這種情況下潤滑油被管37內(nèi)壁上的槽38導(dǎo)向，潤滑油更容易滲出流入球39的表面。
圖6和7表示第1實施例的第4種改進的主要部件。在第1實施例的第4種改進中，單獨在圖7中表示的心軸軸承41，包括支承面41a，環(huán)繞支承面41a的環(huán)形槽41b，環(huán)繞環(huán)形槽41L的外圓周區(qū)41C，以及用把環(huán)形槽41b連通到外側(cè)的，位于外圓周區(qū)41C內(nèi)的多個槽41d。心軸軸承41嵌入金屬支承適配件42的支承孔42b內(nèi)，環(huán)形帽43適配在心軸軸承41的頂部，金屬支承適配件42包括許多連通到心軸軸承41的槽41d的導(dǎo)氣道42a，帽43有錐形的中心孔43a，中心孔43a有一個下邊緣43b，錐形中心孔43a的下邊緣43b稍微與支承面41a隔開，由此形成一個微小的間隔44。
心軸軸承41的環(huán)形槽41b積集潤滑油，因此在支承面41a和轉(zhuǎn)軸45的圓形頂尖端之間有少量的，由微間隙44的毛細(xì)管作用而供給的潤滑油。
下面，將參見圖8描述根據(jù)本發(fā)明所述渦輪流量計的第2種實施例。在圖8中，渦輪流量計51位于流量通道52內(nèi)，待測流量的流體通過該通道流動，渦輪轉(zhuǎn)子53(葉輪)支承在分別位于流量通道52的上流側(cè)和下流側(cè)上的軸54和55上，利用支承件56把軸54支承在流量通道52的中心，上流錐57座落在支承件56上方，利用支承件58把軸55支承在流量通道52的中心，并且下流錐59座落在支承件58的下面。
如圖9所示，管60被固定地插進上流錐57的中心孔57a內(nèi)，通過拉或擠壓的方法把心軸軸承61固定在管60的一端。另一方面，管62以固定方式插入下流錐59的中心孔59a，通過拉或擠壓的方法，把球63定位在管62的一端。潤滑油64加到管62的內(nèi)側(cè)。
渦輪轉(zhuǎn)子53的轉(zhuǎn)軸65包括一個通過拉或擠壓方法使心軸軸承65b固定在上端部分的管65a，以及一個通過拉或擠壓方法座落在下端部的球65c，潤滑油64也加到管65a的內(nèi)側(cè)。以這種方式使轉(zhuǎn)軸65得到軸向支承，即使位于管65a下端部上的球65c與心軸軸承61的支承面61a接觸，位于管65a上端部的心軸軸承支承面65d與球63接觸。
在測量流體的流量時，在流量大的情況下，渦輪轉(zhuǎn)子53以一種高的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)軸65一起轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)軸65以高速轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸65受到微小的振動。由于球63和65c是利用拉或擠壓的方式簡單地分別座落在管62和65a的端部，所以這些球63和65c，在轉(zhuǎn)軸65振動時，在管62和65a內(nèi)能受到輕微的偏離或轉(zhuǎn)動，此時潤滑油64能滲出到球63和65c的表面上。
在轉(zhuǎn)軸65以高速轉(zhuǎn)動時，由于潤滑油64加到球63和支承面65d之間，和球65C和支承面61a之間，所以就有可能抑制球63和65c，以及支承面65d和61a的磨損，并延長渦輪流量計51的使用壽命。另一方面，在渦輪轉(zhuǎn)子53以低速轉(zhuǎn)動時，只有相當(dāng)少量的潤滑油64加入。因此，有可能節(jié)省潤滑油64。在渦輪流量計51不用時，可能防止?jié)櫥?4滲出到支承面61a和65d。
圖10表示第2實施例的第1種改進。在圖10中，那些與圖9中相應(yīng)的部件以相同的參照數(shù)字表示，并略去對它們的說明。在圖10中，轉(zhuǎn)軸66包括管66a，在管66a的上端內(nèi)壁上形成的錐形區(qū)66b，利用拉或擠壓方式，使球67座落在管66a的下端。管68固定地插入上流錐57的中心孔57a內(nèi)，并且錐形區(qū)68a形成在處于管68上端的內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)軸66以這種方式受到軸向支承，即球63支承在管66a的錐形區(qū)66b上，而球67支承在管68的錐形區(qū)68a上。
潤滑油64注入轉(zhuǎn)軸66的管66a內(nèi)側(cè)，在轉(zhuǎn)軸66以高速轉(zhuǎn)動時，因為轉(zhuǎn)軸66的微小振動，使球63和67產(chǎn)生微小的偏離。使少量潤滑油64加到球63和67的表面，基此，使?jié)櫥?4加到錐形區(qū)66b和球63之間，以及錐形區(qū)68a和球67之間，轉(zhuǎn)軸66平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
錐形區(qū)66b和68a可以用太弗隆(注冊商標(biāo))敷涂，或管66a和68可以用陶瓷制成，以便減小由于摩擦造成這些部件的磨損。
圖11表示第2實施例的第2種改進。在圖11中，心軸軸承71被固定到管69的一端，而管69利用拉或擠壓的方法被固定地插入上流錐57的中心孔57a內(nèi)。類似地，心軸軸承72固定到管70的一端，而管70固定地插入下流錐59的中心孔59a內(nèi)。渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸73由一對連接的管73a和73b構(gòu)成。利用拉或擠壓的方法，把球73c固定到管73a的一端，并用拉或擠壓的方法將球73d固定到管73b的一端。此外，滲透潤滑油的填充件74使構(gòu)成轉(zhuǎn)軸73的連接管73a和73b內(nèi)側(cè)充滿潤滑油。
轉(zhuǎn)軸73受到這種方式的軸向支承，即，使球73C支承在心軸軸承71的支承面71a上，球73d支承在心軸軸承72的支承面72a上。由此，在轉(zhuǎn)軸以高速旋轉(zhuǎn)時，球73c和73d受到由于轉(zhuǎn)軸73的微小振動而引起的輕微偏離，在填充件74內(nèi)的潤滑油被加到球73c和支承面71a之間，以及球73d和支承面72a之間，所以轉(zhuǎn)軸73平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
圖12表示第2實施例的第3種改進。在圖12中，那些與圖11中相應(yīng)的部件用相同的參照號標(biāo)記。在圖12中，錐形區(qū)75a形成在管75一端的內(nèi)壁上，管75固定地插入上流錐57的中心孔57a內(nèi)。類似地，錐形區(qū)76a形成在管76一端的內(nèi)壁上，管76固定地插入下流錐59的中心孔59a內(nèi)。轉(zhuǎn)軸73受到這種方式的軸向支承，即，球73c支承在管75的錐形區(qū)75a上，而球73d支承在管76的錐形區(qū)76a上。由此，在轉(zhuǎn)軸73以高速轉(zhuǎn)動時，球73c和73d受到由于轉(zhuǎn)軸73的輕微振動而引起的微小偏離，在填充件74內(nèi)的潤滑油加到球73c和錐形區(qū)75a之間，以及球73d和錐形區(qū)76a之間。由此，轉(zhuǎn)軸73平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪流量計的第3種實施例。在圖13中，渦輪流量計包括一個主流量計結(jié)構(gòu)82，位于主流量結(jié)構(gòu)82內(nèi)，流過需測流體的流量通道83。上流錐84包括多個支承梁84a和與其相連的環(huán)形部分84b，上流錐84被固定到主流量計結(jié)構(gòu)82，致使環(huán)形部分84b適配到位于流量通道83的上流側(cè)上的臺階形區(qū)83a內(nèi)。在流量通道83的下流側(cè)上有下流錐85。下流錐85包括多個支承梁85a，以及連接到支承梁85a的環(huán)形部分85b，下流錐85被固定在主流量計結(jié)構(gòu)82上，致使環(huán)形部分85b適配到位于流量通道83的下流側(cè)上的臺階區(qū)83b內(nèi)。
在上流錐84和下流錐85之間有渦輪轉(zhuǎn)子(葉輪)86，渦輪轉(zhuǎn)子86包括輪轂88，多個位于輪轂88外圍圓周表面上的輪葉87，以及穿過輪轂，并固定在其上面的轉(zhuǎn)軸89。此外，用心軸軸承90軸向支承轉(zhuǎn)軸89的一端，軸承90位于上流錐84的凹陷處84c內(nèi)。轉(zhuǎn)軸89的另一端受到心軸軸承91的軸向支承，心軸軸承91位于上流錐85的凹陷處85c內(nèi)。
在上流和下流錐84和85內(nèi)，分別提供含潤滑油的供油部件92和93。來自潤滑油供油部件92和93的潤滑油分別加到心軸軸承90和91。由于潤滑油供給部件92和93有相同的結(jié)構(gòu)，因此只需對位于上流錐84內(nèi)的供油部件92的結(jié)構(gòu)作示意和說明，略去對潤滑油供油部件93的圖示和說明。
如圖14所示，環(huán)形槽94形成在上流錐84的外圓周面內(nèi)，上流錐84具有供潤滑油部件92，連通孔95把槽94連通到凹陷處84c。
滲透潤滑油的填充件96容納在槽94內(nèi)，填充件96可以由棉紗線，玻璃纖維，樹脂纖維等制成，槽94用密封件97密封，密封件97由橡膠，例如具有高密封特性的腈橡膠和氨基甲酸乙脂橡膠，或合成樹脂，如聚乙烯制成。密封件97適配到槽94內(nèi)，以阻止?jié)櫥蛷牟蹆?nèi)泄漏。密封件97包括一個在槽94中用于接合一個連接槽94a的突出部97a，以便阻止密封件97從槽94內(nèi)滑出，填充件96合適地保持在槽94內(nèi)。此外，密封件97包括一個法蘭件97b，法蘭件適配于形成在槽94二邊緣區(qū)上的臺階區(qū)94b內(nèi)。密封件的表面，實質(zhì)上與上流錐84的外圍圓周相一致。所以不干擾流體的流動。
把纖維線98插入連通孔95內(nèi)，纖維線98的一端連接到槽94內(nèi)的填充件96，而另一端突出到凹陷處84c的圓周區(qū)內(nèi)。滲透潤滑油的填充件99位于圍著心軸軸承90周圓的凹陷處84c內(nèi)。
環(huán)形帽100適配在凹陷處84c內(nèi)，使帽100的外圓部分100a與凹陷處84c的內(nèi)壁相接觸，并固定凹陷處84c內(nèi)的填充件99，轉(zhuǎn)軸89貫穿帽100內(nèi)的錐形孔100b，在轉(zhuǎn)軸89和錐形孔100b的邊緣之間形成一個微小的間隙?；诖耍?00阻止填充件99的潤滑油漏到外面，同樣阻止外部灰塵粒子等粘結(jié)到心軸軸承90上。
由于帽100適配到凹陷84c內(nèi)，所以揮發(fā)的潤滑油在帽100和心軸軸承90之間占有一個空間。
在測量流體的流量時，轉(zhuǎn)軸89和渦輪轉(zhuǎn)子86以這種方式一起轉(zhuǎn)動，即，用心軸軸承90和91的半球形支承面90a和91a支承轉(zhuǎn)軸89端部的方式。利用毛細(xì)管作用把少量來自填充件99的潤滑油加到支承面90a和91a。此外，由于揮發(fā)的潤滑油占有帽100和心軸軸承90之間的空間，所以潤滑油粘結(jié)到轉(zhuǎn)軸89的表面上。因此，在測量流體流量時，轉(zhuǎn)軸89與渦輪轉(zhuǎn)子86一起平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。此外，也可能降低轉(zhuǎn)軸89與支承面90a和91a之間的摩擦作用，于是延長了渦輪流量計81的使用壽命。
在把填充件99的潤滑油加到支承面90a上時，利用在連通孔95內(nèi)的毛細(xì)作用，通過纖維紗98將槽94內(nèi)的填充件96的潤滑油加到填充件99。換言之，在利用凹陷處84c內(nèi)填充件99的潤滑油時，使槽94內(nèi)填充件96的潤滑油自動地加到填充件99。所以，有可能采用相當(dāng)簡單的結(jié)構(gòu)，長時期地對支承面90a和91a連續(xù)供給潤滑油，并不需要頻繁地進行維修保養(yǎng)，如補充潤滑油等?？傊?，渦輪流量計81能連續(xù)地，長時期穩(wěn)定地測量流體的流量。
在本實施例中，在上流和下流錐84和85的外圓圓表面的環(huán)形槽94內(nèi)有填充件96。然而，槽94的形狀不限于環(huán)形，槽94可以有任何其它合適的形狀。此外，連通孔不限于設(shè)置在一個位置，在不同的位置可以設(shè)置多個這樣的連通孔。
下面，參見附圖15A和15B，對本發(fā)明渦輪流量計的第4實施例進行說明。圖15A通常表示第4實施例。圖15B表示第4實施例的流體壓力與測量位置特性的關(guān)系曲線。
在圖15A中，渦輪流量計111包括主流量計結(jié)構(gòu)112，流量通道112a，通過該通道在主流量計結(jié)構(gòu)112內(nèi)提供待測流量的流體。上流錐113包括多個支承梁113a，以及連接到支承梁113a的環(huán)形件113b，上流錐113從主流量計結(jié)構(gòu)112的下部插入流量通道112a，上流錐113的環(huán)形件113b適配到位于流量通道112a的上流側(cè)上的臺階區(qū)112b內(nèi)，用固定環(huán)114將上流錐113定位固定。環(huán)114旋進由主流量計結(jié)構(gòu)112的下部件提供的內(nèi)螺紋區(qū)112c內(nèi)。
金屬支承配件115旋進，并固定在上流錐113的芯區(qū)。如圖16所示，金屬支承配件115是一個包括該適配件上端的支承安裝區(qū)115a的空心件。在其軸向設(shè)有通過金屬支承適配件115的壓力引進孔115b，該孔的一端向著上流錐113的上流側(cè)敝開，壓力引進孔115b的另一端通到支承安裝區(qū)115a。由多孔材料，例如燒結(jié)金屬制成的支承件116位于支承安裝區(qū)115a內(nèi)，支承件116用潤滑油滲透，在圖16內(nèi)支承件116的頂部設(shè)有凹陷處116a。
心軸軸承117由燒結(jié)的碳化物或?qū)毷?，如蘭寶石制成，它嵌在支承件116的凹陷處116a內(nèi)。在圖16中，在心軸軸承117的頂部上形成半球形的支承面117a。
下流錐118從主流量計結(jié)構(gòu)112的上部插入主流量計的結(jié)構(gòu)112的流量通道112a內(nèi)，下流錐118有多個支承梁118a和連接到支承梁118a的環(huán)形件118b，環(huán)形件118b適配在主流量計結(jié)構(gòu)的臺階區(qū)112d內(nèi)。此外，下流錐118用固定環(huán)119定位固定，固定環(huán)119旋入位于主流量計結(jié)構(gòu)112上部的內(nèi)螺紋區(qū)112e內(nèi)。
金屬支承適配件120旋入，并固定在下流錐118的芯區(qū)內(nèi)。如圖16所示，金屬支承適配件120是一個空心件，它包括位于其上端的支承安裝區(qū)120a和在其軸向穿過金屬支承適配件120的壓力導(dǎo)入孔120b，該壓力導(dǎo)入孔120b的一端朝下流錐118的下流側(cè)敝開，壓力導(dǎo)入孔120b的另一端接通到支承安裝區(qū)120a。在支承安裝區(qū)120a內(nèi)，有用多孔材料。例如，燒結(jié)金屬制成的支承件130，支承件130用潤滑油滲透。圖15A中，在支承件130的下面有凹陷處130a。
由燒結(jié)碳化物或?qū)毷?，例如蘭寶石制成的心軸軸承121被嵌入支承件130的凹陷處130a內(nèi)。在心軸軸承121上形成半球形的支承面121a，心軸軸承121也由燒結(jié)碳化物或?qū)毷缣m寶石制成。
渦輪轉(zhuǎn)子(葉輪)122包括轉(zhuǎn)子輪轂123，穿過轉(zhuǎn)子輪轂123中心孔并固定到轉(zhuǎn)子輪轂123上的轉(zhuǎn)軸124，以及多個固定在轉(zhuǎn)子輪轂123的外圓周面上的葉輪125，轉(zhuǎn)軸124由燒結(jié)碳化物或鋼制成。轉(zhuǎn)軸124的兩端124a和124b具有近似的半球形狀，轉(zhuǎn)軸124以這種方式得到軸向支承，即，端部124a和124b被分別支承在心軸軸承117和121的支承面117a和121a上。
在轉(zhuǎn)子輪轂123下表面和上流錐113的上表面之間形成間隙126，在轉(zhuǎn)子輪轂123的上表面和下流錐118的下表面之間形成間隙127。
用于接收信號的磁性傳感器128嵌在上流錐113的上表面內(nèi)，磁鐵129嵌在轉(zhuǎn)子輪轂123的下表面內(nèi)，所嵌的位置是使磁鐵129正對著在一定轉(zhuǎn)動位置處的轉(zhuǎn)子輪轂123的磁性傳感器。因此，用磁性傳感器128的磁性探測來測量流過流量通道112a的流體流量。磁鐵129，依據(jù)流體流量的大小與渦輪轉(zhuǎn)子122一起轉(zhuǎn)動。
沿著主流量計結(jié)構(gòu)112的軸向流過流量通道112a的流體流動壓力分布，如圖15B所示。在圖15B中，縱座標(biāo)表示沿著圖15A所述主流量計結(jié)構(gòu)112的軸向測量位置，而橫座標(biāo)表示流體的壓力。在觀察與圖15A相應(yīng)的圖15B時，可以看到，在主流量計結(jié)構(gòu)112入口112a1處的流體壓力是P1，而在渦輪轉(zhuǎn)子122的附近，流體的壓力逐步降到P2。因為，流量通道112a的面積在沿著近似垂直于液流方向的平面把主流量計結(jié)構(gòu)112剖開時，從上流錐112向渦輪轉(zhuǎn)子122方向減小之故。此外，在主流量計結(jié)構(gòu)112的出口112a2處，流體的壓力逐漸增加到P3，因為流量通道112a的面積在沿著近似垂直于液流方向的平面把主流量計結(jié)構(gòu)112剖開時，從渦輪轉(zhuǎn)子112朝出口112a2處的下流錐118的端部方向增加之故。
換言之，在流量通道112a內(nèi)不同測量位置處的流體壓力P1，P2和P3滿足P1＞P3＞P2的關(guān)系。在渦輪轉(zhuǎn)子122附近的流體壓力P2相比于其它測量位置的流體壓力P1和P3是最小的。在輪轂123和上流錐113之間的間隙126處，以及在輪轂123和下流錐118之間的間隙127處的流體壓力也是P2。
把入口112a1處的流體壓力P1引入位于上流側(cè)上金屬支承適配件115的壓力導(dǎo)入孔115b內(nèi)?；诖耍黧w壓力P1作用在支承件116的下表面116b上，壓力P2作用在其上端表面116c和凹陷處116a的內(nèi)壁116d上。
另一方面，在出口112a2處的流體壓力P3被引入位于下流側(cè)上的金屬支承適配件120的壓力引入孔120b內(nèi)。因此，流體壓力P3作用在支承件130的上表面130b上，流體壓力P2作用在低端表面130c和凹陷處130a的內(nèi)壁130d上。
由于在每個支承件116和130的兩側(cè)之間有壓力差，所以支承件116和130的少量潤滑油加到具有低流體壓力的一側(cè)。即，滲出到端面116c和130c，以及支承件116和130的內(nèi)壁116d和130d的潤滑油恒定地加到與轉(zhuǎn)軸124的各端124a和124b相接觸的支承面117a和121a上。
所以，轉(zhuǎn)軸由心軸軸承117和121得到穩(wěn)定的支承，并能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。此外，潤滑油不斷地少量加到轉(zhuǎn)軸124的端部124a和124b，以及支承面117a和121a，所以端124a和支承面117a之間的摩擦作用，以及端124b和支承面121a之間的摩擦作用都被減小了。因此，延長了渦輪流量計111的使用壽命。此外，因為支承件116和130的潤滑油被自動地連續(xù)長時期少量地加到支承面117a和121a上。所以，便于對渦輪流量計111的保養(yǎng)，并在長時期內(nèi)，可以保證相同的測量精度。
潤滑油不需要大量地供給，所以有可能阻止轉(zhuǎn)軸124旋轉(zhuǎn)時潤滑油泄漏到四周。況且，也可以防止如果潤滑油加得過多，會出現(xiàn)的對轉(zhuǎn)軸124轉(zhuǎn)動的阻力。
圖17表示第4實施例的改進。在圖17中，與圖16相應(yīng)的部件用相同的參考號表示，并將略去對對它們的說明。在圖17中，由多孔材料，例如燒結(jié)金屬制成的心軸軸承131直接安置在金屬支承適配件115的支承安裝區(qū)115a內(nèi)，支承轉(zhuǎn)軸124端部124a用的半球形支承面131a形成在心軸軸承131的上表面。類似地，由多孔材料，例如燒結(jié)金屬制成的心軸軸承132直接安置在金屬支承適配件120的支承安裝區(qū)120a內(nèi)，支承轉(zhuǎn)軸124端部124b用的半球形支承面132a形成在心軸軸承132的下表面。每個心軸軸承131和132都用潤滑油滲透。
因此，在壓力引入孔115b內(nèi)的流體壓力P1作用在心軸軸承131的下表面131b，另一方面，在壓力引入孔120b內(nèi)的流體壓力P3作用在心軸軸承132的上表面132b，并且流體壓力P2作用在支承表面132a上。因此，由于在每個心軸軸承131和132的兩側(cè)間引進的壓力差而使心軸軸承131和132的潤滑油滲出到支承面131a和132a上。潤滑油總是自動地少量添加到支承面131a和132a，轉(zhuǎn)軸124可以平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
此外，本發(fā)明不限于此實施例的，但是可以不偏離本發(fā)明領(lǐng)域作出不同的變更和改進。
權(quán)利要求
1.渦輪流量計，包括可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在流量通道內(nèi)的葉輪(22，53，86，122)待測流體通過流量通道流動；所述的葉輪包括與所述的葉輪一起轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(24，30，34，37，45，65，66，73，89，124)；一對有支承面(16a，21a，41a，61a，65d，66b，68a，71a，72a，75a，76a，90a，117a，121a，131a，132a)的支承件(16，21，41，61，65b，64，68，71，72，75，76，90，91，117，121，131，132)用于軸向支承所述的轉(zhuǎn)軸，其特征是，在所述支承件鄰近設(shè)置油積聚部件(24b，32，33，40，41b，62，65a，73a，73b，96，116，130，131，132)用于在其中積聚潤滑油；供油部件(26a，27a，35a，38，44，95，115b，120b)用于把所述油積聚部件內(nèi)的潤滑油少量地供到至少一個所述支承件的支承面上。
2.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，其特征是，在所述的轉(zhuǎn)軸(24，30，36)內(nèi)設(shè)有油積聚部件(24b，32，33，36)，所述的供油裝置通過一個微小的穿孔(26a，27a，35a)對至少一個所述的支承件的支承面供給潤滑油，穿孔連通由支承面支承的所述轉(zhuǎn)軸的端部到所述的油積聚部件。
3.如權(quán)利要求
2所述的渦輪流量計，其特征是所述的微小穿孔(26a，27a，35a)以與所述轉(zhuǎn)軸的軸方向成一定角度的方向延伸。
4.如權(quán)利要求
2所述的渦輪流量計，其特征是，所述的供油部件利用轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的所產(chǎn)生的離心力對至少一個所述支承件的支承面供給潤滑油。
5.如權(quán)利要求
2所述的渦輪流量計，其特征是，所述的轉(zhuǎn)軸(30)其內(nèi)有一個分隔板(31)，把具有油積聚部件(30a)的所述轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)分成第1室和第2室。
6.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，其特征是所述的油積聚部件包括滲透潤滑油的填充件(24b，32，33，36，40)。
7.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，其特征是在所述的轉(zhuǎn)軸(34)內(nèi)有所述的油積聚部件(36)，所述的轉(zhuǎn)軸包括敞開端，在轉(zhuǎn)軸的內(nèi)壁，至少在所述敞開端的鄰近設(shè)有供給潤滑油的一組槽(38)，用拉或擠壓的方法把支承件(39)適配在所述轉(zhuǎn)軸的敞開端，所述的槽通常在所述轉(zhuǎn)軸的軸向延伸，并連通到所述的盛油部件，以便從所述的油積聚部件少量地把潤滑油供到所述支承件的表面，所述的支撐件由所述支承件的支承面支承。
8.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，其特征是在所述支承件(41)的支承面鄰近設(shè)有油積聚部件(41b)，所述油積聚部件包括在所述支承面鄰近敞開的微間隙(44)，所述的來自油積聚部件的潤滑油以少量通過微小間隙加到所述的支承面。
9.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，其特征是，在管內(nèi)設(shè)有油積聚部件，所述的管包括敞開端和通過拉或擠壓方法適配在所述管的敞開端的支承件(63，65c，67，73c，73d)，由支承件支承面來支承所述的支撐件，供油部件利用所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時的微小振動把少量的潤滑油加到所述支撐件的表面。
10.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，還包括位于所述葉輪上流側(cè)的上流錐(84)，以及位于所述葉輪下流側(cè)的下流錐(85)，每一個所述上流和下流錐有一個安置支承件的空間，其特征是，在每個所述上流錐和下流錐內(nèi)設(shè)有油積聚部件(96)，所述的油積聚部件(82，83)包括位于每個所述的上流和下流錐內(nèi)的連通孔(95)，用于連通油積聚部件到所述的空間，在所述的連通孔內(nèi)有纖維線(98)以少量方式把所述油積聚部件內(nèi)的潤滑油供到相應(yīng)支承件的支承面上。
11.如權(quán)利要求
1所述的渦輪流量計，還包括設(shè)在所述葉輪的上流側(cè)上的上流錐(113)，以及設(shè)在所述葉輪下流側(cè)上的下流錐(118)，其特征是所述的供油部件包括形成在每個所述的上流和下流錐內(nèi)的壓力引導(dǎo)孔(115b，120b)，所述油積聚部件包括由多孔材料制成的多孔件(116，130，131，132，)它們用潤滑油滲透，所述的多孔件被嵌置在每個所述的上流和下流錐內(nèi)，通過各自的壓力引導(dǎo)孔，從一個上流和下流側(cè)接收流體壓力。因此，使少量潤滑油加到所述支承件的支承面上。
專利摘要
渦輪流量計，包括葉輪，可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸與葉輪連接，在需測流量的流體流經(jīng)通道內(nèi)設(shè)有葉輪，一對支承件用于軸向支承轉(zhuǎn)軸，在支承件的鄰近有油積聚部件供其內(nèi)盛潤滑油，供給油積聚部件內(nèi)潤滑油的供油部件以少量潤滑油供到至少一個支承件。
文檔編號G01F1/05GK87106607SQ87106607
公開日1988年5月18日 申請日期1987年9月29日
發(fā)明者加藤卓, 森田寬, 山口健志, 柘植和夫, 今村恭二, 河合義夫, 長谷川廣明, 雨森宏之 申請人:大阪瓦斯株式會社, 東機工株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan