專利名稱：一種雙旋翼機械式流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙旋翼機械式流量傳感器
(一) 技術(shù)領(lǐng)域 本實用新型涉及一種機械式流量傳感器，特別是一種適合于集中供熱收費計量用
熱量表應(yīng)用場合的雙旋翼機械式流量傳感器。
(二)
技術(shù)背景隨我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對資源的需求越來越大，尤其凸出的是水資源和石 油資源。我國水資源的人均占有量只有2710立方米，約為世界人均占有量的1/4，居世界第 88位。國外一些國家工業(yè)用水早已采取循環(huán)用水措施，水的重復(fù)利用率高達(dá)70% 90%左 右，而中國多數(shù)城市還停留在20% 50%的水平上。由于工藝技術(shù)落后，工業(yè)用水定額也 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外先進水平。中國占世界石油儲量的1. 5%，產(chǎn)量占世界總量的4. 5%，但消費 量卻占世界總量的8.2%。經(jīng)歷了世界性的金融危機以來，為了保證我國國民經(jīng)濟的可持續(xù) 發(fā)展，節(jié)約能源早已提到議事日程上來，國家加大了節(jié)能力度，出臺了相應(yīng)的法律法規(guī)，計 量收費供水和供熱勢在必行，因此，本實用新型在當(dāng)前形勢下有著極其廣闊的應(yīng)用前景。 我國供熱、供水計量收費儀表——流量傳感器(流量計)中，機械式流量傳感器 (流量計)市場占有量高達(dá)80%以上，而且均為單旋翼流量計(或稱為旋翼式流量計)。嚴(yán) 格定義，中小流量使用單個直翼的旋翼式流量計，大流量使用螺翼式流量計(其旋翼為空 間曲面)。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，和綜合國力的不斷增強，新型流量計的應(yīng)用 也不斷增加，如超聲流量計，某些場合也有引導(dǎo)使用超聲流量計的輿論和指令。按照我國 國情，供熱水質(zhì)問題，不僅使機械式流量計失效，同樣也使超聲流量計失效，不是有否機械 運動部件的問題，而是水質(zhì)使機械流量計產(chǎn)生運動故障，同樣也使超聲流量計出現(xiàn)發(fā)射和 接收故障，極端時候出現(xiàn)超聲發(fā)射后，根本無法到達(dá)接收器上。另，從歐洲近百年的集中供 熱收費計量的經(jīng)驗證明，雖然有超聲流量計，但機械式流量計在歐洲的市場保有量和使用 量的兩大指標(biāo)均占80%以上。而且超聲流量計的制造成本是機械式流量計的數(shù)倍，雖然由 于電子技術(shù)的進步，使超聲技術(shù)應(yīng)用更加便捷，但其成本遠(yuǎn)高于機械式流量計，因此機械式 流量傳感器(流量計)的技術(shù)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用才是符合我國國情最好途徑。
(三) 實用新型內(nèi)容 本實用新型的目的在于設(shè)計一種雙旋翼機械式流量傳感器，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù) 的不足，有效的提高了流量傳感器的計量精度和穩(wěn)定性。 本實用新型的技術(shù)方案一種雙旋翼機械式流量傳感器，包括流量計進水口、流量 計殼體、流量計上蓋、計量室頂部的空腔、流量計壓蓋、葉輪、計量室、下支撐盤及出水口 ；所 說的下支撐盤固定在流量計殼體底部；所說的葉輪軸下端裝在下支撐盤軸套中；所說的流 量計上蓋裝在流量計殼體內(nèi)的計量室上部；所說的葉輪軸上端裝在流量計上蓋的軸套中； 所說的流量計壓蓋依螺紋裝在流量計殼體頂部的螺紋孔中；其特征在于所說的葉輪為雙旋 翼葉輪，它由主旋翼、副旋翼、葉輪體、葉輪軸及傳感元件構(gòu)成；所說的葉輪體上有主旋翼和 副旋翼；所說的葉輪軸位于葉輪體中心；所說的傳感元件嵌在葉輪體內(nèi)；所說的主旋翼在副旋翼下方；所說的主旋翼和副旋翼均至少為3個。 上述所說的主旋翼為直旋翼，即輪廓包絡(luò)母線平行于葉輪軸軸線形成的幾何形
體；或為螺翼，其葉片翼形為空間曲面。 上述所說的主旋翼與葉輪體為一體。 上述所說的副旋翼為螺翼，即為空間螺旋面。 上述所說的副旋翼的旋向產(chǎn)生一沿軸向且指向計量室頂部的分力，該分力作用在 流體上。 上述所說的副旋翼與葉輪體為一體；或與葉輪體為分體。 上述所說的傳感元件為磁體、齒輪或感應(yīng)板。 上述所說的磁體為磁環(huán)；所說的齒輪為濕式流量傳感器；所說的感應(yīng)板為無磁流
量傳感器。 上述所說的流量計殼體材料為H59-l黃銅；流量計上蓋材料為PPS工程塑料；雙 旋翼葉輪材料為高溫PP工程塑料；流量計壓蓋材料為H59-l黃銅；下支撐盤材料為PPS工 程塑料。 本實用新型的工作過程為(l)流體從流量計進水口進入計量室后，推動雙旋翼 葉輪旋轉(zhuǎn)；(2)主旋翼將通過計量室流體瞬時流速轉(zhuǎn)變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)動；其轉(zhuǎn)動的瞬時轉(zhuǎn)速為 通過計量室流體瞬時流速的函數(shù)；(3)副旋翼在流體軸向力的作用下，產(chǎn)生向下推動軸向 力，使雙旋翼葉輪軸向位置穩(wěn)定運行在計量室下部，雙旋翼葉輪軸下端靠近下支撐盤軸套 底部；(4)雙旋翼葉輪旋轉(zhuǎn)的同時也反作用于流體一個向上指向計量室頂部空腔的反力， 使一部分流體擠壓和排出計量室頂部殘留的空氣，這樣形成了有利于流體計量的紊流條 件，消除了計量室頂部殘留的空氣的不利影響，穩(wěn)定了葉輪的工作時的相對位置；(5)流體 通過計量室從出水口流出，完成計量工作。 本實用新型的工作原理副旋翼與主旋翼同步旋轉(zhuǎn)，其作用在流體上的力，是垂直 于副旋翼翼面方向即旋翼曲面的法線方向，同時該力可以分解成沿旋翼轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)圓的切 線方向和沿旋翼的軸線方向；沿切線方向的力和主旋翼一樣在流經(jīng)計量室的流體推動下使 葉輪旋轉(zhuǎn)；沿旋翼的軸線方向的力使一部分流體流向計量室的頂部，擠壓和排出計量室頂 部殘留的空氣，消除計量室頂部由于存在殘留空氣對計量精度的擾動和影響；推動和擠壓 流體向計量室頂部運動時，這部分流體在排空殘存氣體時，受到計量室頂部結(jié)構(gòu)的反作用 力，使流經(jīng)計量室頂部的部分流體產(chǎn)生上下擾動的湍流，也使推動主旋翼旋轉(zhuǎn)的流體流束 疊加了上下擾動并且上下基本平衡的流束分量，在該分量的作用下使葉輪瞬時轉(zhuǎn)速更為真 實地對應(yīng)于流經(jīng)計量室的流體瞬時流速，使表征流量計的流量特性函數(shù)減少震蕩和奇點。 本實用新型的優(yōu)越性1、在計量室的頂部形成的沿葉輪軸線方向的流體擾動，可 以排空計量室頂部的空氣，產(chǎn)生有利于流量特性的湍流，從而改善了流量計的流量特性，提 高了流量計量精度、重復(fù)性、再現(xiàn)性和穩(wěn)定性，消除普通旋翼式流量計的隨機突變計量精度 誤差；2、本實用新型由于使用了雙旋翼技術(shù)，副旋翼在流體軸向力的作用下，有一個向下運 動的趨勢，使葉輪基本在最低軸向位置工作，這樣減小了葉輪工作時的軸向位置變化和擺 動，對流量檢測數(shù)值的影響和擾動也大幅度減小，進一步改善了流量計流量特性，提高了計 量精度和計量的準(zhǔn)確性、真實性及穩(wěn)定性；3、本實用新型的流量特性曲線得到了較大的改 善，從分界流量qt到最大流量q^的絕對誤差帶由原來的《±3%，減小至《±2% ;最小流量qmin到分界流量qt的絕對誤差帶由原來的《±5%，減小至《±3% ;4、本實用新型對 提高集中供水和供熱計量的法定儀表計量精度和改善流量特性有著極其重要的作用，也有 著廣闊的推廣應(yīng)用前景。
(四)
圖1為本實用新型所涉一種雙旋翼機械式流量傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型所涉一種雙旋翼機械式流量傳感器的雙旋翼葉輪的立體圖； 圖3為本實用新型所涉一種雙旋翼機械式流量傳感器的雙旋翼葉輪的投影圖(其
中，圖3-a為主視圖，圖3-b為左視圖，圖3-c為俯視圖)； 圖4為本實用新型所涉一種雙旋翼機械式流量傳感器的外形圖。 其中1為流量計進水口，2為流量計殼體，3為流量計上蓋，4為計量室頂部空腔，5
為流量計壓蓋，6為雙旋翼葉輪，6-l為主旋翼，6-2為副旋翼，6-3為葉輪體，6-4為葉輪軸，
6-5為傳感元件，7為計量室，8為下支撐盤，9為出水口。
具體實施方式
實施例一種雙旋翼機械式流量傳感器(見圖1-4)，包括流量計進水口 1、流量計 殼體2、流量計上蓋3、計量室頂部空腔4、流量計壓蓋5、葉輪、計量室7、下支撐盤8及出水 口 9 ;所說的下支撐盤8固定在流量計殼體2底部；所說的葉輪軸下端裝在下支撐盤8軸套 中；所說的流量計上蓋3裝在流量計殼體2內(nèi)的計量室7上部；所說的葉輪軸上端裝在流量
計上蓋3的軸套中；所說的流量計壓蓋5依螺紋裝在流量計殼體2頂部的螺紋孔中；其特征
在于所說的葉輪為雙旋翼葉輪6，它由主旋翼6-l、副旋翼6-2、葉輪體6-3、葉輪軸6-4及傳 感元件6-5構(gòu)成；所說的葉輪體6-3上有主旋翼6-1和副旋翼6-2 ;所說的葉輪軸6_4位于 葉輪體6-3中心；所說的傳感元件6-5嵌在葉輪體6-3內(nèi)；所說的主旋翼6-1在副旋翼6_2 下方；所說的主旋翼6-1為7個，副旋翼6-2為4個。 上述所說的主旋翼6-1為直旋翼，即輪廓包絡(luò)母線平行于葉輪軸6-4軸線形成的 幾何形體。(見圖l-3) 上述所說的主旋翼6-1與葉輪體6-3為一體。(見圖1-3) 上述所說的副旋翼6-2為螺翼，即為空間螺旋面。(見圖1-3) 上述所說的副旋翼6-2的旋向產(chǎn)生一沿軸向且指向計量室7頂部的分力，該分力
作用在流體上。(見圖l-3) 上述所說的副旋翼6-2與葉輪體6-3為一體。(見圖1-3) 上述所說的傳感元件6-5為磁體，磁體為磁環(huán)。 上述所說的流量計殼體2材料為H59-l黃銅；流量計上蓋3材料為PPS工程塑料； 雙旋翼葉輪6材料為高溫PP工程塑料；流量計壓蓋5材料為H59-l黃銅；下支撐盤8材料 為PPS工程塑料。
權(quán)利要求一種雙旋翼機械式流量傳感器，包括流量計進水口、流量計殼體、流量計上蓋、計量室頂部的空腔、流量計壓蓋、葉輪、計量室、下支撐盤及出水口；所說的下支撐盤固定在流量計殼體底部；所說的葉輪軸下端裝在下支撐盤軸套中；所說的流量計上蓋裝在流量計殼體內(nèi)的計量室上部；所說的葉輪軸上端裝在流量計上蓋的軸套中；所說的流量計壓蓋依螺紋裝在流量計殼體頂部的螺紋孔中；其特征在于所說的葉輪為雙旋翼葉輪，它由主旋翼、副旋翼、葉輪體、葉輪軸及傳感元件構(gòu)成；所說的葉輪體上有主旋翼和副旋翼；所說的葉輪軸位于葉輪體中心；所說的傳感元件嵌在葉輪體內(nèi)；所說的主旋翼在副旋翼下方；所說的主旋翼和副旋翼均至少為3個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的主旋翼為 直旋翼，即輪廓包絡(luò)母線平行于葉輪軸軸線形成的幾何形體；或為螺翼，其葉片翼形為空間 曲面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的主旋 翼與葉輪體為一體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的副旋翼為 螺翼，即為空間螺旋面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的副旋 翼的旋向產(chǎn)生一沿軸向且指向計量室頂部的分力，該分力作用在流體上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于述所說的副 旋翼與葉輪體為一體；或與葉輪體為分體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的傳感元件 為磁體、齒輪或感應(yīng)板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的磁體為磁 環(huán)；所說的齒輪為濕式流量傳感器；所說的感應(yīng)板為無磁流量傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于所說的流量計殼 體材料為H59-l黃銅；所說的流量計上蓋材料為PPS工程塑料；所說的雙旋翼葉輪材料為 高溫PP工程塑料；所說的流量計壓蓋材料為H59-l黃銅；所說的下支撐盤材料為PPS工程 塑料。
專利摘要一種雙旋翼機械式流量傳感器，其特征在于其葉輪為雙旋翼葉輪，它由主旋翼、副旋翼、葉輪體、葉輪軸及傳感元件構(gòu)成；優(yōu)越性可以排空計量室頂部的空氣，產(chǎn)生有利于流量特性的湍流，從而改善了流量計的流量特性；由于使用了雙旋翼技術(shù)，副旋翼在流體軸向力的作用下，有一個向下運動的趨勢，使葉輪基本在最低軸向位置工作。
文檔編號G01F1/28GK201508199SQ20092022086
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者李康生, 陳沛 申請人:李康生;陳沛