本實用新型涉及一種用于測量流體流量的流量計，尤其是涉及一種高精度的指針式轉(zhuǎn)子流量計。

背景技術(shù)：

浮子流量計也稱轉(zhuǎn)子流量計，包括錐形管以及置于錐形管中且可以沿管的中心線上下自由移動的感應(yīng)單元，錐形管的內(nèi)側(cè)壁具有一段從下向上逐漸擴大的倒圓錐形的工作側(cè)壁，錐形管內(nèi)上下兩端分別設(shè)有導(dǎo)向管，相應(yīng)地，感應(yīng)單元包括轉(zhuǎn)子、設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下兩側(cè)的導(dǎo)向桿，轉(zhuǎn)子上下兩側(cè)的導(dǎo)向桿分別與錐形管上下兩端的導(dǎo)向管構(gòu)成滑動連接，從而可確保轉(zhuǎn)子居中定位，在轉(zhuǎn)子和錐形管倒圓錐形的工作側(cè)壁之間形成均勻的間隙。當(dāng)測量流體的流量時，被測流體從錐形管下端流入，流體的流動沖擊著轉(zhuǎn)子，并對它產(chǎn)生一個向上的作用力，這個力的大小隨流體流量大小而變化。當(dāng)流量足夠大時，所產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起，并使之升高。同時，被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面，從上端流出。當(dāng)被測流體流動時對轉(zhuǎn)子的作用力，正好等于轉(zhuǎn)子在流體中的重量時，轉(zhuǎn)子受力處于平衡狀態(tài)而停留在某一高度，轉(zhuǎn)子通過磁耦合傳遞信號，使指針式流量計中相應(yīng)的顯示裝置中的指針轉(zhuǎn)動，刻度盤即可顯示相應(yīng)的流體流量。

我們知道，流體的流量=流速×流體所經(jīng)過的橫截面面積，也就是說，錐形管內(nèi)流體的流量=（轉(zhuǎn)子所在位置對應(yīng)的流體流速）×（工作側(cè)壁在轉(zhuǎn)子所在位置的橫截面面積－轉(zhuǎn)子的橫截面面積），而流體對轉(zhuǎn)子的作用力和流體的流速相關(guān)，因此，當(dāng)流體的流量變大時，錐形管上相同位置的流體的流速增加，轉(zhuǎn)子所受的作用力增加而上升，此時與該高度對應(yīng)的錐形管的截面積變大，而流速則維持不變，從而使轉(zhuǎn)子所受的作用力不變而保持平衡狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子的橫截面面積是常量，而錐形管工作側(cè)壁的橫截面面積和半徑的平方成正比，并且倒圓錐形的錐形管工作側(cè)壁的半徑和高度成正比，因此，錐形管工作側(cè)壁的橫截面面積和轉(zhuǎn)子所處的高度的平方成正比。也就是說，轉(zhuǎn)子的升降值和流量的大小非線性關(guān)系。這樣，導(dǎo)致顯示裝置中的指針的轉(zhuǎn)動角度與流量之間也是非線性關(guān)系，相應(yīng)地，顯示裝置中的刻度盤上的刻度也是非線性遞增的。也就是說，當(dāng)流量示值逐漸增大時，刻度盤上的刻度線的間隔會逐漸變小變密，從而造成流量示值的讀取困難，進而影響到流量計輸出的流量值精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的指針式轉(zhuǎn)子流量計所存在的流量值讀取困難，輸出的流量值精度低的問題，提供一種高精度的指針式轉(zhuǎn)子流量計，可使顯示裝置的刻度盤的刻度與流量之間保持線性關(guān)系，從而使刻度的間隔保持均勻，有利于流量值的準(zhǔn)確讀取和輸出。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種高精度的指針式轉(zhuǎn)子流量計，包括錐形管、設(shè)置在錐形管內(nèi)的感應(yīng)單元，所述錐形管的上下兩端具有和測量管道相對接的端口，錐形管內(nèi)上下兩端分別設(shè)有上導(dǎo)向管和下導(dǎo)向管，所述感應(yīng)單元包括轉(zhuǎn)子、設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下兩側(cè)的上導(dǎo)向桿和下導(dǎo)向桿，所述上導(dǎo)向桿和下導(dǎo)向桿分別插設(shè)在上導(dǎo)向管和下導(dǎo)向管內(nèi)，所述錐形管的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上大下小的工作側(cè)壁，所述工作側(cè)壁的軸向截面為拋物線。

和現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本實用新型的工作側(cè)壁的軸向截面為拋物線，因此，錐形管工作側(cè)壁的高度和半徑的平方成正比，而工作側(cè)壁的橫截面面積和半徑的平方成正比，也就是說，工作側(cè)壁的橫截面面積和工作側(cè)壁的高度成正比，這樣，轉(zhuǎn)子的升降值和流量的大小成線性關(guān)系，進而使顯示裝置中的指針的轉(zhuǎn)動角度與流量之間也是線性關(guān)系。也就是說，刻度盤上的刻度之間的間距可保持均勻一致，從而有利于流量值的準(zhǔn)確讀取和輸出。

作為優(yōu)選，所述錐形管包括中間的錐形基管以及固接在錐形基管上下兩端用于和檢測管路對接的連接法蘭，所述錐形基管的最大壁厚與最小壁厚之比在1-1.1之間。

由于現(xiàn)有技術(shù)中的錐形管是通過切削加工方式制成的，因此，錐形管的外側(cè)壁成圓柱形，從而使錐形管的壁厚不均勻，既浪費材料，增加重量，同時內(nèi)孔的切削加工困難，精度不易保證。本實用新型的錐形管包括中間的錐形基管和上下兩端的連接法蘭，因此，錐形基管可用不銹鋼管通過擠壓成型工藝方便地得到拋物線狀的工作側(cè)壁，從而使錐形基管的厚度保持基本一致，既有利于錐形管的加工制造，又可減少材料的浪費。

作為優(yōu)選，錐形基管上端的連接法蘭的上端面以及下端的連接法蘭的下端面上分別設(shè)有定位沉孔，在定位沉孔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有環(huán)形卡槽，上下兩端的定位沉孔內(nèi)分別設(shè)有圓環(huán)形支架，所述上、下導(dǎo)向管分別通過連接支桿一體地連接在對應(yīng)一側(cè)的圓環(huán)形支架上，所述定位沉孔的環(huán)形卡槽內(nèi)設(shè)有抵壓圓環(huán)形支架的孔用擋圈。

由于上、下導(dǎo)向管分別通過連接支桿一體地連接在對應(yīng)一側(cè)的圓環(huán)形支架上，因此既方便上、下導(dǎo)向管的制造和安裝，同時便于錐形管內(nèi)流體的流動。特別是，孔用擋圈可使圓環(huán)形支架可靠定位，從而限定上、下導(dǎo)向管的軸向位置，使上、下導(dǎo)向管可起到限定轉(zhuǎn)子升降行程的作用。

作為優(yōu)選，所述錐形管的內(nèi)側(cè)壁還包括與工作側(cè)壁的小端相連接的圓柱形的等待段、與工作側(cè)壁的大端相連接的圓柱形的穩(wěn)流段，所述等待段的軸向長度與內(nèi)徑之比在0.17-0.19之間，所述穩(wěn)流段的軸向長度與內(nèi)徑之比在0.16-0.18之間。

當(dāng)錐形管處于空管或流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，轉(zhuǎn)子處于等待段的下部位置；當(dāng)錐形管內(nèi)流量達到最小可測流量時，轉(zhuǎn)子受到流體的作用力而上升，由于錐形管的內(nèi)側(cè)壁在等待段為圓柱形，因此，轉(zhuǎn)子的上升并不會減小流體的作用力，轉(zhuǎn)子會一直上升至拋物線狀的工作側(cè)壁部分，從而使顯示裝置的指針轉(zhuǎn)動，并在刻度盤上顯示出流體的流量。本實用新型通過合理地設(shè)置等待段的軸向長度尺寸，可使指針刻度RP點（轉(zhuǎn)子最低點）與Qmin點（最小測量點）之間的間距增大，從而有利于提高Qmin點測量的分辨率。另外，當(dāng)流體的流量達到最大測量值時，由于本實用新型設(shè)置了較大的穩(wěn)流段，可避免出現(xiàn)測量臨界拐點，有利于提高測量穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述工作側(cè)壁位于錐形基管的中部，所述錐形基管上位于工作側(cè)壁上下兩側(cè)的管口內(nèi)徑相同，工作側(cè)壁上端的穩(wěn)流段通過圓錐形的過渡段與錐形基管上側(cè)的管口相連接，工作側(cè)壁下端的等待段通過圓錐形的過渡段與錐形基管下側(cè)的管口相連接。

由于錐形基管上位于工作側(cè)壁上下兩側(cè)的管口內(nèi)徑相同，因此，我們可采用內(nèi)徑和工作側(cè)壁上下兩側(cè)的管口內(nèi)徑相同的不銹鋼管通過擠壓成型的方式加工出中間的工作側(cè)壁部分，從而減少材料的浪費，并減少擠壓成型的加工余量。圓錐形的過渡段既有利于提高錐形管的強度，方便其加工，同時可減少錐形管內(nèi)流體流動時產(chǎn)生的紊流。

作為優(yōu)選，所述上、下導(dǎo)向桿上分別設(shè)有二個相交成90度的徑向通孔，并且二個徑向通孔在軸向上錯位布置，所述徑向通孔內(nèi)適配有玻璃制成的滑動柱，所述滑動柱伸出徑向通孔的兩端分別設(shè)有半球面的接觸端。

由于玻璃制成的滑動柱具有極高的硬度和極小的熱膨脹系數(shù)，因此，我們可使上、下導(dǎo)向桿分別與上、下導(dǎo)向管形成間隙較大的配合，降低對加工精度的要求。特別是，兩根滑動柱相交成90度，并且滑動柱的兩端為半球面的接觸端，因而使上、下導(dǎo)向桿在X、Y兩個方向得到可靠定位，進而可確保上、下導(dǎo)向桿與上、下導(dǎo)向管形成均勻的間隙，并且可顯著地減小上、下導(dǎo)向桿與上、下導(dǎo)向管的接觸面積，以避免因溫度的變化而出現(xiàn)卡滯。

作為優(yōu)選，所述上導(dǎo)向管的上端設(shè)有堵頭，所述上導(dǎo)向桿上還設(shè)有阻尼環(huán)，阻尼環(huán)的圓周面上設(shè)有螺旋狀的阻尼條。

阻尼條可使上導(dǎo)向桿與上導(dǎo)向套之間形成較小的間隙，這樣，當(dāng)流體尤其是氣體的流量不穩(wěn)定而在短時間內(nèi)快速變化時，由于上導(dǎo)向管的上端設(shè)有堵頭，從而使上導(dǎo)向管與上導(dǎo)向桿之間形成類似氣缸的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子在上下升降浮動時，上導(dǎo)向管內(nèi)的流體會通過轉(zhuǎn)子和上導(dǎo)向管之間的細小的間隙向外排出和進入，從而形成一種阻尼作用，以有效地緩解轉(zhuǎn)子的升降頻率和速度，使顯示的流量值保持穩(wěn)定。特別是，當(dāng)流體的流量快速變化從而導(dǎo)致上導(dǎo)向桿在上導(dǎo)向管內(nèi)升降時，流體會流過上導(dǎo)向管和上導(dǎo)向桿之間的縫隙，此時流體會對螺旋狀的阻尼條產(chǎn)生一個圓周方向的作用力，從而使上導(dǎo)向桿連同轉(zhuǎn)子一起在升降的同時轉(zhuǎn)動，進而有利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定可靠升降，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

因此，本實用新型具有如下有益效果：可使顯示裝置的刻度盤的刻度與流量之間保持線性關(guān)系，從而使刻度的間隔保持均勻，有利于流量值的準(zhǔn)確讀取和輸出。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A處的放大圖。

圖中：1、錐形管 11、連接法蘭 111、端口 112、定位沉孔 12、錐形基管 121、工作側(cè)壁 122、等待段 123、穩(wěn)流段 124、過渡段 2、感應(yīng)單元 21、轉(zhuǎn)子 22、上導(dǎo)向桿 221、阻尼環(huán) 222、阻尼條 23、下導(dǎo)向桿 3、上導(dǎo)向管 31、圓環(huán)形支架 32、徑向支桿 33、滑動柱 331、接觸端 34、堵頭 4、下導(dǎo)向管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本實用新型做進一步的描述。

如圖1所示，一種高精度的指針式轉(zhuǎn)子流量計，其需要豎直地安裝在測量管道上，具體包括錐形管1、設(shè)置在錐形管內(nèi)的感應(yīng)單元2，錐形管的上下兩端具有和測量管道相對接的端口111，錐形管內(nèi)上下兩端分別豎直地設(shè)置上導(dǎo)向管3和下導(dǎo)向管4，錐形管的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置上大下小的工作側(cè)壁121，并且工作側(cè)壁的軸向截面為拋物線。感應(yīng)單元包括轉(zhuǎn)子21、設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下兩側(cè)的上導(dǎo)向桿22和下導(dǎo)向桿23，上導(dǎo)向桿插設(shè)在上導(dǎo)向管內(nèi)，下導(dǎo)向桿則插設(shè)在下導(dǎo)向管內(nèi)。當(dāng)然，我們還需要在錐形管的外面設(shè)置相應(yīng)的磁感應(yīng)元件以及指針式或數(shù)字式的流量顯示裝置。當(dāng)錐形管內(nèi)的流體作用在轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子停留在錐形管的某個高度位置，磁感應(yīng)元件感應(yīng)到轉(zhuǎn)子的高度位置，從而輸出相應(yīng)的電信號，最終在顯示裝置上即可顯示出對應(yīng)的流量值。由于轉(zhuǎn)子流量計屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此，本實施例中對磁感應(yīng)元件、顯示裝置等不做具體的描述。

由于工作側(cè)壁的軸向截面為拋物線，因此，錐形管工作側(cè)壁的高度和工作側(cè)壁的半徑的平方成正比，而工作側(cè)壁的橫截面面積和半徑的平方成正比，也就是說，工作側(cè)壁的橫截面面積和工作側(cè)壁的高度成正比，這樣，轉(zhuǎn)子的升降值和流量的大小即可構(gòu)成線性關(guān)系，進而使顯示裝置中的指針的轉(zhuǎn)動角度與流量之間也是線性關(guān)系。也就是說，刻度盤上的刻度之間的間距可保持均勻一致，從而有利于流量值的準(zhǔn)確讀取和輸出。

為了便于錐形管的加工并減少材料的浪費，錐形管包括中間的錐形基管12以及焊接在錐形基管上下兩端用于和檢測管路對接的連接法蘭11，其中的端口分別設(shè)置在上下兩端的連接法蘭上。這樣，錐形基管可用不銹鋼管通過擠壓成型工藝方便地得到拋物線狀的工作側(cè)壁，從而使錐形基管的最大壁厚與最小壁厚之比保持在1-1.1之間，既有利于錐形管的加工制造，又可減少材料的浪費。此外，工作側(cè)壁應(yīng)位于錐形基管的中部，并且錐形基管上位于工作側(cè)壁上下兩側(cè)的管口內(nèi)徑相同。這樣，我們可采用內(nèi)徑和工作側(cè)壁上下兩側(cè)的管口內(nèi)徑相同的不銹鋼管通過擠壓成型的方式加工出中間的工作側(cè)壁部分，從而減少材料的浪費，并減少擠壓成型的加工量。

為了便于上導(dǎo)向管和下導(dǎo)向管的安裝，我們可在錐形基管上端的連接法蘭的上端面以及下端的連接法蘭的下端面上分別設(shè)置定位沉孔112，在定位沉孔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置環(huán)形卡槽，上下兩端的定位沉孔內(nèi)分別設(shè)置圓環(huán)形支架31，上導(dǎo)向管通過6根在圓周方向均勻分布的徑向支桿32一體地連接在上端的圓環(huán)形支架上，下導(dǎo)向管則通過6根在圓周方向均勻分布的徑向支桿一體地連接在下端的圓環(huán)形支架上，并在定位沉孔的環(huán)形卡槽內(nèi)設(shè)置抵壓圓環(huán)形支架的孔用擋圈113，從而使圓環(huán)形支架可靠定位，并限定上、下導(dǎo)向管的軸向位置。這樣，在組裝時，我們可先將上導(dǎo)向管通過圓環(huán)形支架安裝在錐形管內(nèi)，并用一個定位沉孔內(nèi)的孔用擋圈定位。然后將轉(zhuǎn)子裝入錐形管內(nèi)，并使上導(dǎo)向桿插入上導(dǎo)向管內(nèi)。接著將下導(dǎo)向管通過圓環(huán)形支架安裝在下端的定位沉孔處，轉(zhuǎn)子上的下導(dǎo)向桿則進入下導(dǎo)向管內(nèi)，然后用一個定位沉孔內(nèi)的孔用擋圈使下導(dǎo)向管上的圓環(huán)形支架定位，從而完成組裝。

另外，我們還可在錐形管的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置一段與工作側(cè)壁的小端相連接的圓柱形的等待段122，同時在錐形管的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置一段與工作側(cè)壁的大端相連接的圓柱形的穩(wěn)流段123，等待段的軸向長度（即高度）與等待段的內(nèi)徑之比在0.17-0.19之間，其優(yōu)選值為0.18；穩(wěn)流段的軸向長度（即高度）與穩(wěn)流段的內(nèi)徑之比在0.16-0.18之間，其優(yōu)選值為0.17。這樣，當(dāng)錐形管處于空管或流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，下導(dǎo)向管使、限定下導(dǎo)向桿的軸向位置，此時的轉(zhuǎn)子處于等待段的下部位置；當(dāng)錐形管內(nèi)流量達到最小可測流量時，轉(zhuǎn)子受到流體的作用力而上升，由于錐形管的內(nèi)側(cè)壁在等待段為圓柱形，因此，轉(zhuǎn)子的上升并不會減小流體的作用力，轉(zhuǎn)子會一直上升至拋物線狀的工作側(cè)壁部分，從而使顯示裝置的指針轉(zhuǎn)動，并在刻度盤上顯示出流體的流量。本實用新型通過合理地設(shè)置等待段的軸向長度尺寸，可使指針刻度RP點（轉(zhuǎn)子最低點）與Qmin點（最小測量點）之間的間距增大，從而有利于提高Qmin點測量的分辨率。另外，當(dāng)流體的流量達到最大測量值時，由于本實用新型設(shè)置了較大的穩(wěn)流段，可避免出現(xiàn)測量臨界拐點，有利于提高測量穩(wěn)定性。

另外，工作側(cè)壁上端的穩(wěn)流段可通過圓錐形的過渡段124與錐形基管上側(cè)的管口相連接，工作側(cè)壁下端的等待段則通過圓錐形的過渡段與錐形基管下側(cè)的管口相連接，從而有利于提高錐形管的強度，方便加工，同時可減少錐形管內(nèi)流體流動時產(chǎn)生的紊流。

為了使轉(zhuǎn)子能可靠地升降，如圖2、圖3所示，我們還可在上導(dǎo)向桿上設(shè)置二個相交成90度的徑向通孔，并且二個徑向通孔在軸向上錯位布置；同樣地，在下導(dǎo)向桿上設(shè)置二個相交成90度的徑向通孔，并且二個徑向通孔在軸向上錯位布置。每個徑向通孔內(nèi)均適配有玻璃制成的滑動柱33，滑動柱的兩端分別伸出徑向通孔，并且滑動柱伸出徑向通孔的兩端分別設(shè)置半球面的接觸端331，從而使滑動柱可與上導(dǎo)向管或下導(dǎo)向管的內(nèi)側(cè)壁形成點接觸。當(dāng)然，我們可使上、下導(dǎo)向桿分別與上、下導(dǎo)向管形成間隙較大的配合，上導(dǎo)向桿上的二根滑動柱可使上導(dǎo)向桿在上導(dǎo)向管內(nèi)的X、Y兩個方向得到可靠定位，從而使上導(dǎo)向桿與上導(dǎo)向管之間形成均勻的間隙，并減小二者之間的接觸面積，避免流量溫度變化時出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。與此同理，下導(dǎo)向桿上的二根滑動柱可使下導(dǎo)向桿在下導(dǎo)向管內(nèi)的X、Y兩個方向得到可靠定位，從而使下導(dǎo)向桿與下導(dǎo)向管之間形成均勻的間隙，并減小二者之間的接觸面積，避免流體溫度變化時出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

進一步地，我們還可在上導(dǎo)向管的上端設(shè)置一個密封的堵頭34，從而使上導(dǎo)向管形成類似氣缸的缸體結(jié)構(gòu)，并且在上導(dǎo)向桿上設(shè)置阻尼環(huán)221，阻尼環(huán)的圓周面上設(shè)置螺旋狀的阻尼條222，阻尼條與上導(dǎo)向管之間設(shè)置較小的配合間隙，此時的上導(dǎo)向桿即形成上導(dǎo)向管內(nèi)的活塞桿。當(dāng)流體尤其是氣體的流量不穩(wěn)定而在短時間內(nèi)快速變化使轉(zhuǎn)子上升時，上導(dǎo)向管內(nèi)的流體受到擠壓會通過上導(dǎo)向管上的阻尼條和上導(dǎo)向管之間的細小的間隙向外排出，從而形成一種阻尼作用，以有效地緩解轉(zhuǎn)子的上升頻率和速度，進而使顯示裝置顯示的流量值保持穩(wěn)定；相類似地，當(dāng)轉(zhuǎn)子下降時，上導(dǎo)向管內(nèi)的流體形成抽真空效應(yīng)，此時外部的流體會通過上導(dǎo)向管上的阻尼條和上導(dǎo)向管之間的細小的間隙進入上導(dǎo)向管內(nèi)，從而形成一種阻尼作用，以有效地緩解轉(zhuǎn)子的下降頻率和速度，進而使顯示裝置顯示的流量值保持穩(wěn)定。特別是，當(dāng)上導(dǎo)向桿在上導(dǎo)向管內(nèi)升降時，流體會流過上導(dǎo)向管和阻尼條之間的縫隙，此時流體會對螺旋狀的阻尼條產(chǎn)生一個圓周方向的作用力，從而使上導(dǎo)向桿連同轉(zhuǎn)子一起在升降的同時轉(zhuǎn)動，進而有利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定可靠升降，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。