專利名稱：一種斗量式流體計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案屬于一種度量衡的計量裝置，特別是涉及一種對流體體(容)積進(jìn)行計量的計量裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中對流體體積的計量裝置，大多數(shù)是利用流體在流動時流速與流體流動截面的乘積來計量流體的體(容)積，由于流體的流速或流體途經(jīng)管路的截面積發(fā)生變化會使得對流體體(容)積的計量不準(zhǔn)確，例如，自來水在水流很小時用于計量的自來水水表不會計量。車輛燃料加油站的計量裝置會因流體截面積變化等因素使燃料的計量不準(zhǔn)確等等。這時候傳統(tǒng)的斗量式(人們用稱為“斗”的參考標(biāo)準(zhǔn)量具，從被測量的谷物中一次又一次地取出谷物來計算被測量谷物的數(shù)量)計量方法就顯示出它的準(zhǔn)確性，但是，因為它計量方法過于簡單而使得計量工作過于繁雜，對于連續(xù)流動的流體體積進(jìn)行計量更是力不從心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種斗量式流體計量裝置，它模仿傳統(tǒng)的斗量式計量方法，以參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器“斗”為計量工具，對流體體(容)積進(jìn)行計量。這種斗量式流體計量裝置不需要測量流體流速就可以計量連續(xù)流動的流體體(容)積，并且用數(shù)字化方式顯示出所計量的連續(xù)流動流體的體(容)積。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種斗量式流體計量裝置，以兩個參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器“斗”為計量工具；參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器它與傳統(tǒng)“斗”的區(qū)別是參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器設(shè)有容器入口與容器出口以及控制容器入口與出口的閥門；使被計量的流體由容器入口進(jìn)入容器內(nèi)時它的出口關(guān)閉，當(dāng)流體注滿后它的入口關(guān)閉同時它的出口打開。顯而易見因為參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器的單位是體積單位(立方米或毫升)，所以該計量裝置的計量結(jié)果仍然是體積單位(立方米或毫升)，它們的容積可以是以立方米為計量單位，也可以是以毫升為計量單位，這就是說該參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器容積可大可小，它是根據(jù)對計量結(jié)果或使用者的要求而制定的。另外，將參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器制作為壓力容器可以對有壓力的流體進(jìn)行計量。在兩個參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器(以下稱為斗量式容器)內(nèi)都裝有傳感器，在一只斗量式容器內(nèi)裝有換向機(jī)構(gòu)(在


給出解釋)；每個斗量式容器內(nèi)的傳感器的作用是檢測計量容器內(nèi)流體的體積或壓力。在斗量式容器內(nèi)裝的換向機(jī)構(gòu)的作用是控制兩個斗量式計量容器入口閥和出口閥，其作用有兩個一個是使每個斗量式計量容器的流體出口與入口互為反向(當(dāng)該斗量式計量容器入口是打開時，它的出口是關(guān)閉的)，另一個作用是使兩個斗量式計量容器的入口與出口互為反向(當(dāng)一個斗量式計量容器的入口是打開的時，另一個斗量式計量容器的入口是關(guān)閉的；此時它們的出口也正好相互為反向)。在控制機(jī)構(gòu)中有電源、邏輯(組合邏輯和時序邏輯)電路、控制器、控制閥和電子計數(shù)顯示機(jī)構(gòu)等組成。
當(dāng)計量開始前打開電源，在控制器與控制閥的作用下使兩個斗量式計量容器的入口互為反向；流體進(jìn)入斗量式流體計量裝置后，斗量式計量容器中的傳感器檢測容器內(nèi)流體的體(容)積或壓力的變化，當(dāng)液體或氣體的變化量等于設(shè)定的參考標(biāo)計量標(biāo)準(zhǔn)量時，位于斗量式計量容器中的傳感器發(fā)出信號通知邏輯電路，邏輯電路與來自另外一個斗量式計量容器內(nèi)傳感器發(fā)出信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算并通知控制閥是否使換向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向，如果另外一個斗量式計量容器中有或被測流體存在，換向機(jī)構(gòu)位置保持不變，當(dāng)另外一個斗量式計量容器中沒有或被測流體排空時，控制閥通知換向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換方向，使另外一個斗量式計量容器入口打開出口關(guān)閉，同時使該計量容器的入口關(guān)閉并使該計量容器的出口打開，流體從斗量式計量容器中排出并在電子計數(shù)器中完成一次計數(shù)；同樣，另外一個斗量式計量容器重復(fù)著該斗量式計量容器同樣的動作，在電子計數(shù)器中完成另一次計數(shù)，至此，流體計量裝置完成一個周期的動作，電子計數(shù)器中完成兩次計數(shù)。周而復(fù)始，斗量式流體計量的裝置開始下一周期的流體(容)積的計量。在實(shí)現(xiàn)所敘述的計量過程中，控制器與控制閥僅僅是完成斗量式計量容器入口閥和出口閥轉(zhuǎn)換方向的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，斗量式流體計量裝置的控制機(jī)構(gòu)和顯示機(jī)構(gòu)是由邏輯(組合邏輯和時序邏輯)電路所完成的。由于計數(shù)和顯示的邏輯電路這些技術(shù)已成為現(xiàn)有技術(shù)，本文將不做敘述；而控制機(jī)構(gòu)這部分邏輯電路內(nèi)容同樣是現(xiàn)有技術(shù)，為了說明本技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)，將對照具體實(shí)施方式
所描述的內(nèi)容在

內(nèi)容中敘述。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的技術(shù)效果是提供了一種技術(shù)構(gòu)思不同的技術(shù)方案，它不同于通過測量流體流速計量流體體積的技術(shù)方案，它是通過斗量式計量容器內(nèi)傳感器控制換向機(jī)構(gòu)而轉(zhuǎn)換斗量式計量容器的出入口對流體體(容)積計量。使用不同性質(zhì)的傳感器，斗量式流體計量裝置可以在多種狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)計量工作。它可以是正常壓力下工作的計量裝置，也可以是非正常壓力下工作的計量裝置，例如，斗量式流體計量裝置可以計量有壓力的氣體，也可以計量沒有壓力的液體或有壓力的液體。在本技術(shù)方案中，流體通過斗量式流體計量裝置是連續(xù)的而計量方式是不連續(xù)(脈沖式)的，與數(shù)字式電路中晶體管工作狀態(tài)的飽和與截止相似，因此，用數(shù)字電子技術(shù)與它很容易結(jié)合在一起。采用本技術(shù)方案的技術(shù)效果是可以提高了對流體計量的準(zhǔn)確性，使得流體容(體)積在交易過程中更加公平。在環(huán)境保護(hù)方面的利用是對可能產(chǎn)生污染環(huán)境的制造業(yè)進(jìn)行監(jiān)控并對產(chǎn)生的污染物進(jìn)行準(zhǔn)確的計量，可以避免或治理對環(huán)境污染，例如對流體狀態(tài)的污染物途經(jīng)的環(huán)節(jié)中安裝這樣的計量裝置。
最值得陳述的兩個情況是1、通過測量流體流速的方法計量流體體積得到的計量結(jié)果是包含時間量綱的體積單位(立方米/秒)；但是，通過斗量式流體計量裝置得到的計量結(jié)果是不包含時間量綱的體積單位(立方米)，因此，用斗量式流體計量裝置計量流體體積不涉及時間，這就為提高流體計量的準(zhǔn)確性和計量工作帶來了便利條件。以自來水在水流很小的時候為例用測量流體流速的方法計量100天(或更長時間)流過1立方米自來水，對所用流速測量設(shè)備的靈敏度是需要很高的，以流體截面為9平方毫米計算，流體的流速是12.86毫米/秒，就目前而言，制造如此的計量設(shè)備是困難的，而斗量式流體計量裝置可以實(shí)現(xiàn)這樣的計量工作，因為，斗量式流體計量裝置不需要對流體流速測量即可以實(shí)現(xiàn)對流體體積計量而且不受時間限制。
2、通過斗量式流體計量裝置可以驗證理想氣體方程(PV/T＝恒量)。實(shí)驗的方法是用三個計量容積相同的斗量式流體計量裝置并聯(lián)相接，將被實(shí)驗的氣體壓縮到壓力P大氣壓強(qiáng)后同時通過這三個計量裝置并保證實(shí)驗氣體壓力P值不變，第一種情況在溫度T不變的條件下，將這三個計量裝置釋放氣體的壓力值分別設(shè)為0.8P、0.6P、0.4P的大氣壓強(qiáng)，當(dāng)被實(shí)驗氣體同時通過這三個計量裝置時，觀測每個計量裝置的計數(shù)變化。第二種情況將這三個計量容積相同的斗量式流體計量裝置并聯(lián)相接而設(shè)置在三個不同的溫度T環(huán)境中[T(開耳芬溫標(biāo))＝Tc(攝氏溫度)+273.°]，其它條件不變，當(dāng)被計量的氣體同時通過這三個計量裝置時，再次觀測每個計量裝置的計數(shù)變化。為了能夠同時觀測計量裝置的計數(shù)變化，當(dāng)?shù)谌齻€計量裝置有實(shí)驗氣體釋放時將前面已經(jīng)有實(shí)驗氣體釋放的兩個計量裝置的計數(shù)同時調(diào)為0。通過上述實(shí)驗觀察實(shí)驗氣體當(dāng)壓力變化以及溫度和壓力同時變化時對實(shí)驗氣體體積所帶來的變化。
我們知道，理想氣體方程PV/T＝恒量，是《物理學(xué)》中的重要理論，提出一種方法來驗證它，無疑具有挑戰(zhàn)性。

圖1斗量式流體計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2斗量式流體計量裝置實(shí)現(xiàn)汽油計量時產(chǎn)生脈沖信號示意圖。
圖3斗量式流體計量裝置實(shí)現(xiàn)汽油計量的邏輯電路圖，由圖A和表1組成。
圖4斗量式流體計量裝置實(shí)現(xiàn)計量汽油的裝置被剖去1/4的立體示意圖。
在圖1中1、流體入口，2、計量器殼體，3、容器甲入口，4、入口閥，5、傳感器甲，6、連桿，7、連桿支點(diǎn)，8、控制閥，9、容器甲，10、容器甲出口，11、出口閥，12、流體出口，13、容器乙出口，14、容器乙，15、傳感器乙，16、控制器，17、邏輯電路，18、電子計數(shù)器，19、電源，20、容器乙入口，21、氣孔，22、上端蓋與氣孔，23、下端蓋，24、復(fù)位彈簧，25、閥體定位卡。
對圖1的內(nèi)容說明1、入口閥4的工作位置只有兩個，如果容器甲入口3打開(關(guān)閉)則容器乙入口20關(guān)閉(打開)。
2、出口閥11的工作位置只有兩個，如果容器甲出口10打開(關(guān)閉)則容器乙出口13關(guān)閉(打開)。
3、換向機(jī)構(gòu)是指入口閥4，通過連桿6，與出口閥11相聯(lián)系，在連桿支點(diǎn)7和控制閥8的作用下，實(shí)現(xiàn)入口閥4與出口閥11對容器甲入口3、容器甲出口10和容器乙入口20、容器乙出口13進(jìn)行換向控制4、由于容器甲9內(nèi)有連桿6、連桿支點(diǎn)7和控制閥8，占用了容器甲9的體(容)積，在制造斗量式流體計量裝置的時候應(yīng)該計算對容器甲9被占用的體(容)積進(jìn)行補(bǔ)償。
5、由于入口閥4和出口閥11是可以運(yùn)動的零件，它們在圖1中的位置分別與容器乙入口20和容器甲出口10重疊。
6、當(dāng)入口閥4與出口閥11執(zhí)行換向時，由于控制閥8所做的直線運(yùn)動使連桿6做轉(zhuǎn)動，連桿6轉(zhuǎn)動再使入口閥4和出口閥11做直線運(yùn)動，復(fù)位彈簧24的作用有兩個1、克服轉(zhuǎn)動剛體與直線運(yùn)動剛體的運(yùn)動阻力。2、加快直線運(yùn)動剛體的運(yùn)動速度并使入口閥4和出口閥11在工作位置與容器入口和出口關(guān)閉得更密閉。
在圖2中A、容器甲傳感器浮子，B、容器乙傳感器浮子，C、容器甲，D、容器乙，E～H、是傳感器觸點(diǎn)在容器甲和乙中位置，I、《555》集成電路芯片，J、《555》集成電路芯片管腳3輸出的脈沖信號，R1～R5是電阻器，C1～C3是電容器，RP是可調(diào)節(jié)電阻器，I框內(nèi)的數(shù)字1～8是《555》集成電路芯片的8個管腳。
對圖2的內(nèi)容說明1、傳感器浮子A在浮力作用下可以與傳感器觸點(diǎn)E和G接觸，2、傳感器浮子B在浮力作用下可以與傳感器觸點(diǎn)F和H接觸；3、容器甲和容器乙中向上與向下的箭頭表示液面上升與下降；4、R1、R2、R3、R4與C1組成橋式電路與《555》集成電路芯片管腳2相連，5、《555》集成電路芯片管腳3產(chǎn)生輸出脈沖信號提供給邏輯電路，6、調(diào)整RP的電阻值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖信號的寬度。
特別說明用壓力傳感器的觸點(diǎn)代替本圖中傳感器浮子A和B及是傳感器觸點(diǎn)E～H，即可以實(shí)現(xiàn)計量有壓力的流體。
在圖3中圖A是邏輯電路，表1是該邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。控制部分是由觸發(fā)器和邏輯電路所組成的時序邏輯電路，使用的信號脈沖是由圖2所敘述的輸出信號脈沖，通過時序邏輯電路對計量過程進(jìn)行控制，對圖3的內(nèi)容說明由表1得出該邏輯電路是每三次輸入脈沖一個周期，這三次狀態(tài)分別代表；①換向機(jī)構(gòu)使入口閥4和出口閥11(見圖1)改變工作位置使兩容器之一開始注入汽油、②該容器注滿汽油、③另一個容器排空汽油，或①換向機(jī)構(gòu)使入口閥4和出口閥11改變工作位置使兩容器之一開始注入汽油、②另一個容器排空汽油、③該容器注滿汽油，從時序上后兩次的時序是可以換位的，也就是說換向機(jī)構(gòu)使入口閥4和出口閥11(見圖1)改變工作位置時，兩個容器中的汽油必須是一個容器排空而另一個容器注滿，從邏輯電路上保證了計量過程的準(zhǔn)確性。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步說明本技術(shù)方案，以流體是汽油為例對照圖1斗量式流體計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，描述本技術(shù)方案的計量過程當(dāng)電源開啟并使觸發(fā)器位于置1端時計量器是圖1中的狀態(tài)，汽油由流體入口1通過斗量式計量容器甲入口3進(jìn)入斗量式計量容器甲9，這時候斗量式計量容器甲的出口10是關(guān)閉的，斗量式計量容器甲9中汽油液面升高，當(dāng)升至傳感器甲5所設(shè)定的位置時，傳感器甲5發(fā)出信號傳遞給邏輯電路17，邏輯電路17對來自傳感器甲5和傳感器乙15的信號進(jìn)行邏輯判斷，只有當(dāng)邏輯判斷是“是”(見對圖3的內(nèi)容說明)時才發(fā)出指令給控制器16，控制器16指令控制閥8，改變斗量式計量容器入口閥4和斗量式計量容器出口閥11的位置，使汽油改道進(jìn)入斗量式計量容器乙入口20，容器乙出口13關(guān)閉，斗量式計量容器乙14中汽油液面升高的同時斗量式計量容器甲9中的汽油(液面降低)經(jīng)過斗量式計量容器甲出口10由流體出口12排出。這時候，斗量式計量容器乙14重復(fù)著斗量式計量容器甲9同樣的過程。循環(huán)往復(fù)，被計量的汽油連續(xù)地從流體入口1進(jìn)入由流體出口12排出。電子計數(shù)器18記錄并顯示出每一次控制器16發(fā)出的指令，完成汽油計量任務(wù)后使觸發(fā)器位于置0端關(guān)閉電源。在敘述本例對汽油計量過程中1、人仍然是控制計量過程的主體實(shí)現(xiàn)置1和置0的程序。2、沒有提到兩個斗量式計量容器上端的氣孔21和上端蓋與氣孔22，因為本例描述的計量過程是正常壓力(俗稱常壓狀態(tài))進(jìn)行的流體計量，這兩個孔的作用是保證被計量的液體能盡快地從該計量裝置中流過而不受大氣壓強(qiáng)因素影響。如果用壓力單向閥替代這兩個氣孔，該計量裝置就可以計量有壓力的流體，這時候需要將液體傳感器換成壓力傳感器(當(dāng)然計量裝置也必須是能承受大氣壓強(qiáng)的容器)，在

內(nèi)容中已經(jīng)對實(shí)現(xiàn)計量有壓力流體的控制做了說明，計量有壓力流體時的過程與計量汽油的過程相似。該裝置不僅可以計量有壓力的流體還可以作為壓力容器的監(jiān)控設(shè)備，因為當(dāng)計量容器內(nèi)壓力傳感器受壓力后會發(fā)出信號給邏輯電路17……，象本例中描述計量汽油時的過程，使有壓力的流體由流體出口12排出。
需要說明的是在實(shí)現(xiàn)所描述本技術(shù)方案過程中所指的流體是指人們在日常生活中所涉及的粘滯阻力小的液體(如水、汽油和煤油等)與氣體(如天然氣或?qū)嶒灂r所涉及的氣體)，而不是《物理學(xué)》中對流體概念所下的定義[流體是能流動的物質(zhì)，…，有些流體(如玻璃和瀝青)…。(見《物理學(xué)》第一卷第二冊〖美〗R.瑞斯尼克、D.哈里德 著)]。而對于人們?nèi)粘Ｉ钌婕暗挠姓硿枇Φ牧黧w(如機(jī)油和果醬等)，這時候，計量它們的質(zhì)量比計量它們的體(容)積更容易實(shí)現(xiàn)，因此，本技術(shù)方案不涉及計量它們的體(容)積。
權(quán)利要求
1.一種斗量式流體計量裝置，其特征在于參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器設(shè)有容器入口與容器出口以及控制容器入口與出口的閥門；使被計量的流體由容器入口進(jìn)入容器內(nèi)時它的出口關(guān)閉，當(dāng)流體注滿后它的入口關(guān)閉同時它的出口打開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斗量式流體計量裝置，其特征在于參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器容積可大可小，它是根據(jù)對計量結(jié)果或使用者的要求而制定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斗量式流體計量裝置，其特征在于將參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器制作為壓力容器可以對有壓力的流體進(jìn)行計量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斗量式流體計量裝置，其特征在于通過斗量式流體計量裝置得到的計量結(jié)果是不包含時間量綱的體積單位。
全文摘要
一種斗量式流體計量裝置，它模仿傳統(tǒng)的斗量式計量方法，以參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器“斗”為計量工具對流體體積進(jìn)行計量。該流體計量裝置的計量結(jié)果是不包含時間量綱的體積單位。該流體計量裝置可以計量連續(xù)流動流體的體積并且可以用數(shù)字化方式顯示出所計量流體的體積。這種流體計量裝置使用性質(zhì)不同的傳感器，可以在多種狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)計量工作。它可以根據(jù)對流體計量結(jié)果或使用者的要求制定參考標(biāo)準(zhǔn)計量容器的容積。這種流體計量裝置可以提高對流體計量的準(zhǔn)確性，使流體體積在交易過程中更加公平。它在環(huán)境保護(hù)方面的利用是對可能產(chǎn)生污染環(huán)境的制造業(yè)進(jìn)行監(jiān)控并對產(chǎn)生的污染物進(jìn)行準(zhǔn)確的計量，避免或治理對環(huán)境污染。
文檔編號G01F22/00GK1619262SQ20041009676
公開日2005年5月25日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者于康, 于穎春 申請人:于穎春