一種密閉型開式換向器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種密閉型開式換向器，其包括：控制箱，該控制箱具有為換向提供動力的部件；位于控制箱下方的轉動盤，所述轉盤上具有若干噴口；與所述轉動盤配合的浮動盤，所述浮動盤上具有與所述噴口相對應的導流孔；以及位于所述開式換向器中心的進水管，在所述進水管的上方設置有分流錐。本發(fā)明的換向器的換向過程平穩(wěn)，應具有良好的對稱性及重復性；流體在噴嘴出口處流態(tài)盡量穩(wěn)定、對稱。避免了換向器的濺水與內(nèi)漏，以及換向過程對流量裝置系統(tǒng)流量產(chǎn)生干擾。
【專利說明】—種密閉型開式換向器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及流量計量領域，尤其涉及一種用于流量計量標準裝置的開式換向器，該開式換向器具有密閉型的可快速切換液體流動方向的結構。
【背景技術】
[0002]流量標準裝置是對流量儀表進行量值傳遞標準裝置，它主要用于測試流量儀表的準確度、重復性、線性度、穩(wěn)定度等。隨著工業(yè)化、管道化的發(fā)展，流量儀表在整個儀表行業(yè)中所占的比重越來越大，流量標準裝置的作用也越來越凸顯。
[0003]換向器是高水平流量裝置的核心部件，同時換向器的不確定度是流量裝置不確定度的主要來源之一，其設計水平直接影響流量計量的準確性。換向器的工作原理是利用機械部件動作改變液體流動方向，使液體連續(xù)流過被測流量計，使被測流量計與標準器的測量時間達到同步。傳統(tǒng)的換向器分為閉式換向器和開式換向器。閉式換向器一般通過活塞式結構進行換向，但由于其換向速度慢，活塞兩端的壓力不易控制，經(jīng)常會造成換向器換出、換入的時間差異較大，會引入比較大的不確定度，此外，閉式換向器在換向過程中流通面積變化大，會引起流量的波動，有可能對被檢表的計量性能產(chǎn)生影響，活塞與換向器內(nèi)壁為滑動密封，具有較高的泄漏風險。開式換向器主要結構包括噴嘴、分水器及驅(qū)動裝置，開式換向器相較于閉式換向器，在換向過程中對被檢流體的流場不會產(chǎn)生影響，具有明顯的優(yōu)點，開式換向器一般通過改變噴嘴或分水器的位置或方向?qū)崿F(xiàn)改變水流方向的目的，其噴嘴與分水器位置為開敞結構，實驗用液體與大氣直接連通；近年來，隨著對一些易揮發(fā)液體的流量裝置的研發(fā)(如熱水流量裝置)，要求在換向器處實驗液體無蒸發(fā)，且具有較高的測量準確性。因此，需要開發(fā)具有密閉結構的換向器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決問題是在保證其換向性能的前提下，實現(xiàn)其結構的密閉性，使換向器在換向前、后及換向過程中沒有與大氣聯(lián)通的開放狀態(tài)，避免熱水通過換向器向外蒸發(fā)造成稱量不準確的問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種密閉型開式換向器，其包括:控制箱，該控制箱具有為換向提供動力的部件；位于控制箱下方的轉動盤，所述轉盤上具有若干噴口 ；與所述轉動盤配合的浮動盤，所述浮動盤上具有與所述噴口相對應的導流孔；以及位于所述開式換向器中心的進水管，在所述進水管的上方設置有分流錐。
[0006]其中，所述控制箱位于轉向器的最上部,根據(jù)外部的控制信號，控制箱對換向器中的液體流動方向進行調(diào)整，實現(xiàn)換向。
[0007]其中，在控制箱和轉動盤之間設置有頂蓋。
[0008]其中，所述頂蓋中間具有通孔，所述頂蓋的邊緣部分具有伸出的凸緣，所述凸緣上設有螺孔，采用穿過螺孔的螺栓將頂蓋固定在換向器的主體上。
[0009]其中，所述開式換向器進一步包括底座，所述底座包括進水管、出水管、旁通管及匯流結構，并為整個換向器提供支撐。
[0010]其中，在浮動盤的下部設有彈簧機構，所述彈簧結構保證浮動盤始終與轉動盤保持緊密接觸狀態(tài)。
[0011]其中，所述分流錐包括錐體、浮動導桿及橡膠盤。
[0012]其中，在所述控制箱上設置光電開關。
[0013]本發(fā)明的換向器的換向過程平穩(wěn)，應具有良好的對稱性及重復性；流體在噴嘴出口處流態(tài)盡量穩(wěn)定、對稱。避免了換向器的濺水與內(nèi)漏，以及換向過程對流量裝置系統(tǒng)流量產(chǎn)生干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明的密封型的開式換向器的結構示意圖；
[0015]圖2本發(fā)明的控制箱中部件的立體結構示意圖；
[0016]圖3本發(fā)明的轉動盤的立體結構示意圖；
[0017]圖4本發(fā)明的浮動盤的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了便于理解本發(fā)明，下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，本領域技術人員應當理解，下述的說明只是為了便于對發(fā)明進行解釋，而不作為對其范圍的具體限定。
[0019]如圖1所示為本發(fā)明的密封型的開式換向器，所述開式換向器包括控制箱1，所述控制箱I包括為換向提供動力的部件以及對換向進行控制的控制部件，所述控制箱I位于轉向器的最上部，根據(jù)外部的控制信號，控制箱對換向器中的液體流動方向進行調(diào)整，實現(xiàn)換向；轉動盤3和浮動盤4相配合的換向組件，轉動盤上具有若干均勻分布在盤片上的噴口，液體從噴口流出，優(yōu)選在轉盤3上均勻分布有8個噴口，換向組件在換向過程中，浮動盤4不動，通過轉動盤3的轉動實現(xiàn)轉動換向，在浮動盤上具有與轉動盤3上的噴口相對應的液體出口，所述液體出口的數(shù)量二倍于所述轉動盤3上的噴口的數(shù)量，與傳統(tǒng)換向器對應，其分水器部分為不動件，是通過旋轉改變噴口位置實現(xiàn)改變水流方向的目的，作為另外一種實施方式，可將轉動盤3設置為固定不動的形式，浮動盤4與轉動部件連接實現(xiàn)換向；在浮動轉盤4的下方分別連接有旁通管7和出水管9，從浮動盤4中流出的液體隨著轉動盤的轉動可選擇性的地流入到旁通管7和出水管9 ;在控制箱I和轉動盤3之間設置有頂蓋2，所述頂蓋2中間具有通孔，所述頂蓋2的邊緣部分具有伸出的凸緣，所述凸緣上設有螺孔，采用穿過螺孔的螺栓將頂蓋2固定在換向器的主體上；在換向器的中心具有進水管8，在所述進水管8的上方設置有分流錐5。
[0020]圖2為本發(fā)明的控制箱中部件的立體結構示意圖。所述控制箱I中包括傳動機構及發(fā)信裝置。所述傳動機構包括第一換出氣缸10和第一換入氣缸11，第二換入氣缸12和第二換出氣缸13,與所述第一、第二換入氣缸以及第一、第二換出氣缸相連接的傳動桿14,在所述傳動桿14的中心具有傳動軸15，所述傳動軸15與所述轉動盤2箱連接，控制轉動盤3的轉動；控制箱I的發(fā)信裝置用于提供控制信號和計時信號，根據(jù)控制信號驅(qū)動所述傳動機構，在液體換向時啟動計時，優(yōu)選在控制箱上設置光電開關以及在轉動軸上設置用于遮擋光電開關進行計時的擋片。[0021]分流錐5包括錐體、浮動導桿及橡膠盤，從進水管8進入的液體將分流錐5的椎體推起，浮動導桿向上運動，所述浮動導桿位于頂蓋2中心開口位置處，所述分流錐可從進水管8進入換向器的液體均勻的分配到轉動盤3上，優(yōu)選在進入轉動盤8上的液體具有恒定的溢流高度，使得從轉動盤3流出的液體具有相同的水壓，使各噴口在相同時間內(nèi)的液體
流量保持一致。
[0022]轉動盤3是實現(xiàn)改變水流方向的關鍵部件，所述轉動盤3與從控制箱I中延伸出來的轉動軸相連接，所述轉動軸通過頂蓋2中心的開口，所述轉動軸可帶動轉動盤3順時針或逆時針轉動，在轉動軸3可采用電機控制，根據(jù)控制信號控制轉動軸轉動的角度，當采用8個噴口時，優(yōu)選最大轉動角度為16°。圖3為本發(fā)明的轉動盤的立體結構示意圖，如圖3所示，以轉動盤上設置8個噴口為例，所述轉動盤3的上表面為凹錐面設計，在轉動盤3徑向方向上均勻開有8條長槽(噴口)，所述長槽在靠近凹錐面的部分開口的寬度大于遠離凹錐面地部分的寬度，從外形上看為上寬下窄的形狀，該長槽或噴口相當于傳統(tǒng)換向器的噴嘴。
[0023]圖4為本發(fā)明的浮動盤的立體結構示意圖。浮動盤4在功能上類似于開式換向器的分水器。在所述浮動盤4上對應轉動盤3上的噴口開有扇形導流孔，對應于轉動盤上的一個噴口，所述扇形導流孔包括左側導流孔和右側導流孔，其中左側導流孔和右側導流孔分別通向標準器的出水孔或旁通回流管的旁通孔，如果左側導流孔與出水孔相通的話，右側導流孔則與旁通孔相通，反之，如果左側導流孔與旁通孔相通的話，右側導流孔則與出水孔相通，在左側導流孔與右側導流孔之間設置有分水刃，所述分水刃在換向過程中起到導流和隔離的作用；為防止濺水影響，在浮動盤4的下部設有彈簧機構，所述彈簧結構保證浮動盤4始終與轉動盤3保持緊密接觸狀態(tài)。
[0024]如圖1中所示,所述底座6包括進水管8、出水管9、旁通管7及匯流結構,并為整個換向器提供支撐。經(jīng)過浮動盤4出水孔的水通過底座上的8個出水導流道在換向器底部匯入出水管；而經(jīng)過浮動盤旁通孔的水在出水導流道外的區(qū)域內(nèi)匯流，經(jīng)旁通管流出換向器，回流至儲水箱。
[0025]與傳統(tǒng)換向器的動作過程相同，本發(fā)明的換向器包括5個狀態(tài)，即:(a)旁通狀態(tài)；(b)換入-啟動檢測；(C)標準器進水狀態(tài)；(d)換出-終止檢測；(e)恢復旁通狀態(tài)。
[0026]在流量裝置啟動并運行穩(wěn)定后，換向器為旁通狀態(tài)，第一、第二換出氣缸保持推出狀態(tài)，實驗用水通過進水管進入換向器，水流將分流錐5頂起，并沿轉動盤上的8個噴口向下噴出，此時噴口與浮動盤4的旁通孔相對，水進入底座并匯流至旁通管7，回流至儲水箱。
[0027]當流量裝置發(fā)出換入命令，換向器的傳動系統(tǒng)啟動，第一、第二換入氣缸推動傳動桿逆時針轉動，傳動桿帶動轉動軸，轉動軸帶動轉動盤同步轉動；當轉動盤噴口中心對準浮動盤的分水刃時，固定在轉動軸上的擋片觸發(fā)光電傳感器發(fā)出信號，啟動流量裝置的計時及流量計計數(shù)系統(tǒng)，啟動流量計檢測。
[0028]換出氣缸繼續(xù)推動整個傳動機構做逆時針旋轉，直至轉動盤噴口對準浮動盤出水孔約中間位置，整個轉動行程約16°，水經(jīng)出水孔及底座的出水導流道在出水管匯流，流向標準器，進入狀態(tài)(C)，
[0029]當標準器累積流量達到設定目標時，流量裝置發(fā)出換出命令，一對換出氣缸推動傳動系統(tǒng)順時針轉動，并當轉動盤噴口中心對準浮動盤的分水刃時，擋片再次觸發(fā)光電傳感器發(fā)出信號，終止流量裝置的計時及流量計計數(shù)系統(tǒng)，換向器恢復到旁通狀態(tài)。完成I次流量計的檢測。
[0030]本發(fā)明的換向器在保證其換向性能的前提下，實現(xiàn)了結構的密閉性，使換向器在換向前、后及換向過程中沒有與大氣聯(lián)通的開放狀態(tài)，避免熱水通過換向器向外蒸發(fā)造成稱量不準確的問題。換向器分流錐、轉動盤及浮動盤等主要結構的設計實現(xiàn)了對實驗介質(zhì)的密封，其密封的難點在于換向器可動部件的密封，轉動盤采用軸承與進水管相連接，采用了 “迷宮”式的密封結構，確保沒有液體泄漏。
[0031]而在獲得了密閉式結構的同時，本發(fā)明的換向器還避免和克服了傳統(tǒng)閉式換向器存在的主要缺點。換向器是通過旋轉噴口進行換向，在換向位置，轉動盤的噴口與浮動盤的入口為自由液面、無壓流動(類似開式換向器)，避免了換向過程中由于流通面積改變而引起的流量波動，并減少了漏水的風險。此外，浮動盤采用錐面設計，分流錐可隨流量大小浮動，有效避免了換向密閉結構可能造成的存氣問題。
[0032]除實現(xiàn)換向器的密閉性能外，還對傳統(tǒng)換向器的部分性能進行了優(yōu)化。在傳統(tǒng)開式換向器的噴嘴，為盡量減少換向時克服水流的阻力，以及引起的濺水，盡量控制噴嘴的寬度而加長噴嘴的長度，作為本發(fā)明的優(yōu)選換向器8個噴嘴的設計，同樣的噴口寬度，在保證流體流通面積的前提下減小了換向器的長度；換向器所采用的轉動換向結構，以及對稱設計的驅(qū)動模式，使得換向過程平穩(wěn)、快速，具有良好的對稱性；浮動盤底部采用彈簧結構，使其始終與轉動盤保持緊密接觸，可有效減少換向過程中濺水的影響。通過測試，檢驗了換向器的不確定度優(yōu)于0.01%。
[0033]本發(fā)明的浮動盤上表面與轉動盤下表面緊密接觸，且在換向時兩個表面產(chǎn)生滑動摩擦，因此其表面平面度、光潔度及公差配合均具有較高要求，而其分流刃頂部寬度僅為Imm左右。
[0034]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種密閉型開式換向器，其包括:控制箱，該控制箱具有為換向提供動力的部件?’位于控制箱下方的轉動盤，所述轉盤上具有若干噴口 ；與所述轉動盤配合的浮動盤，所述浮動盤上具有與所述噴口相對應的導流孔；以及位于所述開式換向器中心的進水管，在所述進水管的上方設置有分流錐。
2.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:所述控制箱位于轉向器的最上部，根據(jù)外部的控制信號，控制箱對換向器中的液體流動方向進行調(diào)整，實現(xiàn)換向。
3.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:在控制箱和轉動盤之間設置有頂蓋。
4.如權利要求3所述的密閉型開式換向器，其特征在于:所述頂蓋中間具有通孔，所述頂蓋的邊緣部分具有伸出的凸緣，所述凸緣上設有螺孔，采用穿過螺孔的螺栓將頂蓋固定在換向器的主體上。
5.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:所述開式換向器進一步包括底座，所述底座包括進水管、出水管、旁通管及匯流結構，并為整個換向器提供支撐。
6.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:在浮動盤的下部設有彈簧機構，所述彈簧結構保 證浮動盤始終與轉動盤保持緊密接觸狀態(tài)。
7.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:所述分流錐包括錐體、浮動導桿及橡膠盤。
8.如權利要求1所述的密閉型開式換向器，其特征在于:在所述控制箱上設置光電開關。
【文檔編號】G01F25/00GK103438964SQ201310405391
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權日:2013年9月9日
【發(fā)明者】王池, 孟濤, 侯學偉, 胡鶴鳴 申請人:中國計量科學研究院, 哈爾濱華惠電氣有限公司