專利名稱：容積式刮板流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種容積式刮板流量計(jì)，特別涉及外殼內(nèi)腔形面和計(jì)數(shù)器的改進(jìn)。
現(xiàn)有的容積式刮板流量計(jì)大都由導(dǎo)流件、流量傳感器、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)和機(jī)械計(jì)數(shù)器四大部分組成。
其殼體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是殼體內(nèi)腔形面曲線是圓；另一種是非圓。對于后一種結(jié)構(gòu)的殼體內(nèi)腔形面曲線，目前，尚無確切的通用表達(dá)形態(tài)，因此，對于這類形面的設(shè)計(jì)與加工，難度較大，圖樣設(shè)計(jì)與加工質(zhì)量均難以保證。由于，不能確保殼體內(nèi)腔形面曲線的連續(xù)性，從而影響運(yùn)動平衡性。而且不利于對這類產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)。另外，這類產(chǎn)品容差調(diào)整是靠改變齒輪傳動比的辦法實(shí)現(xiàn)的，有的還設(shè)置不同的輔助調(diào)整裝置，因此，裝配和調(diào)整比較麻煩，要在現(xiàn)場調(diào)整和校驗(yàn)其儀表精度，就更為困難。
本發(fā)明的目的是提供一種其殼體內(nèi)腔形面曲線具有優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，可用計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)手段進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)與精密加工，能有效保證運(yùn)動平穩(wěn)性和可靠性，并且設(shè)置有能現(xiàn)場進(jìn)行容差調(diào)整及精度修正的計(jì)數(shù)顯示裝置的高精度容積式刮板流量計(jì)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該流量計(jì)由導(dǎo)流件、流量傳感器、脈沖信號發(fā)生器、智能流量顯示儀四部分組成。流量傳感器的殼體內(nèi)腔曲面由兩個同圓心但半徑不同的圓柱面和兩個特殊的幾何形態(tài)的曲面組成，其中，內(nèi)腔的小圓柱面和圓柱形轉(zhuǎn)子的圓柱面同心且半徑相同，內(nèi)腔的大圓柱面與轉(zhuǎn)子圓柱面以及兩刮板側(cè)面和兩端蓋面形成定容室，以圓柱形轉(zhuǎn)子圓心(也即殼體內(nèi)腔小圓柱面的圓心)為原點(diǎn)，以殼體縱向?qū)ΨQ軸為Y軸，建立平面座標(biāo)系，殼體內(nèi)腔形面曲線的函數(shù)表達(dá)式為γ＝Ro (0≤Q≤90°－ (φ)/2 －α1)……(1)γ＝Ro＋K1〔θ－(90－ (φ)/2 －α1)〕2(90°－ (φ)/2 －α1≤θ≤90°－α)……(2)γ＝R－K2〔(90＋ (φ)/2 －α2)－θ〕2(90°－α≤θ≤90°＋ (φ)/2 －α)……(3)γ＝R (90＋ (φ)/2 －α2≤θ≤180)……(4)其中
α1＝Sin－1(b)/(2Ro)α2＝Sin－1(b)/(2R)
式中，Ro為轉(zhuǎn)子半徑，R為定容室殼壁至軸心距離，b為刮板厚度，φ為兩個特殊幾何形面曲線的包角，其值在70°－90°為宜。Ro、R、b均根據(jù)不同規(guī)格的流量計(jì)給定。型號規(guī)格一定時(shí)，Ro、R、b、φ分別為給定數(shù)。
通過運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)理論分析，通過制成樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，殼體內(nèi)腔形面曲線滿足上述數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式的容積式刮板流量計(jì)，能滿足以下特殊要求。
①殼體內(nèi)腔形面曲線平滑，在邊界位置，其切線連續(xù)；②在任何位置，每對刮板與內(nèi)腔面接觸點(diǎn)距離相等，以保證運(yùn)動平穩(wěn)；③殼體內(nèi)腔對稱Y軸分布，使進(jìn)入殼體內(nèi)腔后的流體在定容室前后過渡區(qū)的流態(tài)保持一致，增強(qiáng)運(yùn)動平穩(wěn)性。
另外，本發(fā)明的脈沖發(fā)信器為一個自鎖型霍爾發(fā)信器，其結(jié)構(gòu)根據(jù)自鎖型霍爾器件的工作原理設(shè)計(jì)而成。在一個可隨轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動的感應(yīng)圓盤上設(shè)置有均分某一半徑為γ圓周的偶數(shù)個磁芯，這些磁芯極性S與N交替排列，有一處于靜止?fàn)顟B(tài)的發(fā)信圓盤，在距離圓心γ處設(shè)置霍爾探頭，感應(yīng)圓盤與發(fā)信圓盤盤面互相平行，兩者圓心處于同一軸線，感應(yīng)圓盤可相對于發(fā)信圓盤作圓周運(yùn)動。當(dāng)它工作時(shí)，其輸出信號處于兩個自行鎖定的開關(guān)狀態(tài)。即當(dāng)S極進(jìn)入霍爾探頭的作用距離，輸出高電平，高電平一旦出現(xiàn)，就與S極無關(guān)。只有當(dāng)N極進(jìn)入霍爾探頭的作用距離時(shí)，才出現(xiàn)低電平，同理，一旦低電平出現(xiàn)后就與N極無關(guān)。這樣，發(fā)信器就不會因微小振動而改變其輸出波形狀態(tài)，影響其輸出可靠性，保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的智能流量顯示儀是以單片機(jī)芯片為主體電路的數(shù)據(jù)處理裝置，前述發(fā)信器脈沖信號輸進(jìn)該裝置。它設(shè)置有儀表系數(shù)預(yù)置鍵、功能切換開關(guān)、復(fù)位鍵、液晶顯示器。功能切換開關(guān)是一個四檔位開關(guān)，直接與單片機(jī)相連，分別為累積計(jì)量、單次計(jì)量、脈沖計(jì)數(shù)、瞬時(shí)流量計(jì)算檔。該裝置的管理程序，采用匯編語言，固化在EPROM中，如將功能切換開關(guān)置于脈沖計(jì)數(shù)檔位，便可進(jìn)行現(xiàn)場容差調(diào)整，及儀表精度的修正，以保證計(jì)量的高精度。
從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)由附圖給出。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的a－a剖面圖；圖3為殼體內(nèi)腔形面曲線示意圖；圖4為脈沖信號發(fā)生器(C)的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4的E向視圖。
如附圖1、2所示，(A)為導(dǎo)流件，(B)為流量傳感器，(C)為脈沖信號發(fā)生器，(D)為智能流量顯示儀。流量傳感器由殼體(1)、圓柱轉(zhuǎn)子(2)、刮板(3)、彈簧(4)、連桿(5)組成，在所述圓柱形轉(zhuǎn)子的圓周上有四個均布切槽，并有導(dǎo)向孔將切槽徑向連通，通過置于導(dǎo)向孔中且能在該孔內(nèi)滑動的連桿(5)及裝于連桿頂端的彈簧(4)將刮板(3)裝于切槽內(nèi)，并保持刮板與殼體內(nèi)腔面接觸。所述殼體內(nèi)腔的形面曲線(6)滿足前述函數(shù)表達(dá)式①－④，并對稱于Y軸。附圖3給出了該形面曲線的形狀。θ為(90°－ (φ)/2 －α1)、(90°－α)、(90°＋ (φ)/2 －α2) (270°－ (φ)/2 ＋α2)、(270°＋α)、(270°＋ (φ)/2 ＋α)處分別為拐點(diǎn)。由附圖1所示，當(dāng)有兩個刮板同時(shí)處在殼體內(nèi)腔的半徑為R的大圓柱面內(nèi)時(shí)，該大圓柱形內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子(2)外圓壁以及兩刮板側(cè)面，兩端蓋面形成的封密容室便為定容室(7)。本實(shí)用新型的導(dǎo)流件(A)與殼體(1)也可為一個整體。
附圖4、5給出了本發(fā)明的脈沖信號發(fā)信器(C)的一個實(shí)施例。它由感應(yīng)圓盤(9)、定盤(10)、發(fā)信圓盤(11)三大部分組成。感應(yīng)圓盤(9)空套于定盤(10)內(nèi)，可隨轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動，發(fā)信圓盤固定于定盤(10)上，發(fā)信圓盤(11)與感應(yīng)圓盤(9)盤面相互平行。兩者圓心處于同一軸線。在感應(yīng)圓盤(9)的半徑為γ的圓周上有均分圓周的偶數(shù)個通孔，可為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20個，每個通孔內(nèi)裝有磁芯(16)，其磁極S與N交替排列，在發(fā)信圓盤(11)上的同一直徑上有2個通孔，其中心距盤心為γ，其內(nèi)裝有霍爾探頭(12)、(13)，并分別有三芯屏蔽線(14)、(15)引出。(14)線輸往智能流量顯示儀(D)、(15)用作遠(yuǎn)傳。所述的霍爾探頭是將半導(dǎo)體器件中的芯片按照霍爾理論要求組裝并接有施密特整形電路。三芯屏蔽線一芯為電源線，一芯為信號輸出線，另一芯為地線。另外，該脈沖信號發(fā)信器設(shè)置了感應(yīng)圓盤與發(fā)信圓盤相對靜止時(shí)的互鎖機(jī)構(gòu)，即如圖5所示，在垂直于前述兩個霍爾探頭所在直徑的另一條直徑上有兩個通孔，其中心距盤心亦為γ，其內(nèi)分別裝有軟鐵芯(17)、(18)。
如圖1、2所示。本發(fā)明的智能流量顯示儀(D)裝于導(dǎo)流件(A)之上，它是一個以單片機(jī)芯片為主體電路的數(shù)據(jù)處理及顯示裝置。其面板上設(shè)置了儀表系數(shù)預(yù)置鍵(19)、四檔位功能切換開關(guān)(20)，分別為累積計(jì)量，單次計(jì)量、脈沖計(jì)數(shù)、瞬時(shí)流量計(jì)算四個檔位，清零鍵(21)，液晶顯示器(22)。
本發(fā)明的工作過程是流體經(jīng)導(dǎo)流件(A)的入口進(jìn)入殼體(1)的內(nèi)腔后，驅(qū)動刮板，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而使進(jìn)入殼體內(nèi)腔中的流體從導(dǎo)流件(A)的出口端排出，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，便有四倍定容室體積的流體排出。與此同時(shí)，感應(yīng)圓盤(9)隨同轉(zhuǎn)子軸(8)旋轉(zhuǎn)，其上的磁芯(16)將依次掃過處于固定狀態(tài)的發(fā)信圓盤(11)上所設(shè)置的霍爾探頭(12)、(13)和軟鐵芯(17)、(18)，屏蔽線(14)、(15)中輸出芯線將輸出一連串的脈沖方波，由于兩霍爾探頭處于發(fā)信盤上的同一直徑上，且磁芯數(shù)為偶數(shù)，其分布均分圓周并N、S極交替排列，故兩探頭在同一時(shí)刻遇到的磁芯極性是相同的，所接收和輸出的信號也完全相同。這兩路信號均具有自鎖作用，且互不干擾，一路輸往智能流量顯示儀作為現(xiàn)場顯示，另一路作為遠(yuǎn)傳或作他用，如輸往中心控制室。
根據(jù)本發(fā)明制造的Dg50容積式刮板流量計(jì)(其殼體內(nèi)腔形面曲線圖樣用Designer－V－X計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用數(shù)控機(jī)床加工)，經(jīng)試用計(jì)量精度優(yōu)于0.2級，噪聲小，運(yùn)動平穩(wěn)可靠。
權(quán)利要求1.一種容積式刮板流量計(jì)，由導(dǎo)流件(A)、流量傳感器(B)、脈沖信號發(fā)生器(C)、智能流量顯示儀(D)四部分組成，所述流量傳感器B包括殼體(1)、圓柱形轉(zhuǎn)子(2)、刮板(3)、彈簧(4)、連桿(5)，本發(fā)明的特征在于所述殼體(1)的內(nèi)腔曲面由兩個半徑不等的圓柱面和兩個特殊的幾何形態(tài)的曲面組成，組成內(nèi)腔曲面的小圓柱面與轉(zhuǎn)子(2)的圓柱面，同心且半徑相等，大圓柱面與轉(zhuǎn)子圓柱面、兩刮板側(cè)面以及兩端蓋面構(gòu)成定容室，整個形面曲線(6)以Y軸對稱，其函數(shù)表達(dá)式為r=R0(0≤0≤90°- (φ)/2 —α1)……(1)r=R0+K1[θ—(90— (φ)/2 —α1)]2(90°— (φ)/2 —α1≤θ≤90°—α)……(2)r=R-K2[(90+ (φ)/2 —α2)—θ]2(90°—α≤≤θ≤90°+ (φ)/2 —α)……(3)r=R (90+ (φ)/2 -α2≤θ≤180)……(4)其中
R0與轉(zhuǎn)子半徑相同，R為定容室殼壁至軸心距離，b為刮板厚度，它們的值根據(jù)不同規(guī)格型號確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于前述的φ值為70°－90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于前述的導(dǎo)流件A和殼體(1)可以為一整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于所述脈沖信號發(fā)生器為一自鎖型霍爾發(fā)信器，它由感應(yīng)圓盤(9)、定盤(10)、發(fā)信圓盤(11)組成，感應(yīng)圓盤(9)空套于定盤(10)內(nèi)，發(fā)信圓盤(11)固定于定盤(10)上，且發(fā)信圓盤(11)與感應(yīng)圓盤(9)盤面相互平行，其圓心處于同一軸線，在感應(yīng)圓盤(9)的半徑為γ的圓周上有均分圓周的偶數(shù)個通孔，每個通孔內(nèi)裝有磁芯(16)，其磁極S與N交替排列，在發(fā)信圓盤(11)上距盤心γ處開有通孔，其內(nèi)裝有霍爾探頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于在發(fā)信圓盤(11)上的同一直徑上有2個通孔，其中心距盤心為γ，其內(nèi)裝有霍爾探頭(12)、(13)，并分別有三芯屏蔽線(14)、(15)引出，三芯屏蔽線(14)輸往顯示儀D，三芯屏蔽線(15)用作遠(yuǎn)傳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于在發(fā)信圓盤(11)上垂直于前述兩個霍爾探頭(12)、(13)所在直徑的另一條直徑上有兩個通孔，其中心距盤心為γ，通孔裝有軟鐵芯(17)、(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于感應(yīng)圓盤(9)上的偶數(shù)個通孔可為2、4、6、8、10、12、14、16、18、、20個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的容積式刮板流量計(jì)，其特征在于所述的智能流量顯示儀(D)是以單片機(jī)芯片為主體電路的數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置設(shè)置有儀表系數(shù)預(yù)置鍵(19)，功能切換開關(guān)(20)，復(fù)位鍵(21)、液晶顯示器(22)，上述的功能切換開關(guān)(20)與單片機(jī)相連，它是一個四檔位開關(guān)，分別為累積計(jì)量、單次計(jì)量、脈沖計(jì)數(shù)、瞬時(shí)流量計(jì)算器檔。
專利摘要一種容積式刮板流量計(jì)，特別適于成品油庫輕質(zhì)油品的在現(xiàn)計(jì)量。該流量計(jì)，由導(dǎo)流件(A)、流量傳感器(8)、脈沖信號發(fā)生器(C)、智能流量顯示儀(0)四部分組成。其突出特點(diǎn)是殼體內(nèi)腔形面曲線具有優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，可用計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)手段進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和精密加工。另外，脈沖信號發(fā)生器(C)為一個自鎖型霍爾發(fā)信器，能通過輸出脈沖信號準(zhǔn)確計(jì)算，加上智能流量顯示儀(0)具有累積計(jì)量、單次計(jì)量、瞬時(shí)流量計(jì)算，脈沖計(jì)數(shù)四個功能，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場容差調(diào)整及精度修正。具有精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01F1/56GK2088236SQ90213269
公開日1991年11月6日 申請日期1990年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月2日
發(fā)明者周羅生, 李瑛 申請人:株洲石油儲存研究所