專利名稱：具有多層刮板測量元件的容積式流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流量測量中的容積式流量計，具體是一種實現(xiàn)轉動體的齒部形狀的端面投影面積盡量小且齒間槽--“量斗”的排出量值盡量大的設計理論、工作中振動小，降低制造成本和具有大流量適應能力的具有多層刮板測量元件的容積式流量計。
背景技術：
目前，容積式流量計中以齒輪嚙合和驅動齒輪驅動齒形轉子作為流量計的測量元件，作為測量元件的有橢圓齒輪、螺旋齒輪、羅茨輪、雙轉子等形式。它們是公知的典型的容積式流量計的測量元件，利用流體的壓差使測量元件相互驅使轉動而進行流量的測量，具有優(yōu)良的誤差特性和重復性。橢圓齒輪和螺旋齒輪它們屬于輪齒直接嚙合式，無需驅動齒輪結構比較簡單。但 是，非圓的橢圓齒輪只有四個齒，而齒的螺旋角又很大，然而螺旋齒輪的加工制造需要非常規(guī)的制造設備和復雜而精度較高的加工工藝。因此，該結構的容積式流量計制造成本高。羅茨流量計的兩葉羅茨輪和雙轉子流量計的三葉四葉螺旋轉子都需要驅動齒輪來保持其羅茨輪與羅茨輪之間以及雙轉子的三葉四葉螺旋轉子之間的位置關系。因為它們作為測量流體的“量斗”的齒形曲線，必須要保持其相互間齒廓的共軛關系而又互相不接觸，即由擺線曲線和弧線等復雜曲線所構成齒形的精確的運動間隙。它們具有很高的靈敏度啟動力矩非常小，所以能用作氣體流量計，但仍需復雜的加工手段和較高的制造要求。因此，該結構的容積式流量計制造成本高。在前述中所有容積式流量計在測量過程中，它是依靠測量元件轉動體的齒間槽與計量室殼體相對轉動組成能容納流體的空間一量斗，把連續(xù)流動的流體，分隔為若干“已知的小份”，然后經流量計的積算機構積算就可得出流過的體積總量。但是，在這“量斗”測量的過程中流體會被測量元件瞬間短暫的阻斷再排除，即過程中流體受阻后再通過，破壞了流動的連續(xù)性。因此會引起流動速度不均衡而造成輸送管道的振動，尤其在大流量的情況時振動更為強烈。為了減少振動降低噪音，容積式流量計通常采取兩種措施，一加大“量斗”即測量元件的幾何尺寸，以此降低流體流速來減緩振動降低噪音；二把流體通過容積式流量計時，將其測量元件構成的“量斗”分為多層，并使其按順序連續(xù)的工作，當一股流體受到阻力時，另一股流體可無阻的通過，這樣同時交錯地工作便可有效地降低振動。另外，還有一種方法就是把本來就很少齒數(shù)的測量齒沿軸向作成螺旋狀以此增加測量過程中“量斗”的重疊系數(shù)，讓流體能夠不間斷連續(xù)地通過。使測量過程中的振動和噪音顯著降低，由此來提高容積式流量計的流量測量上限。但是，能采用上述方法的也只有羅茨流量計和四齒螺旋齒輪流量計以及雙轉子流量計。其中羅茨流量計的具體做法是將計量部件中的羅茨輪沿軸向長度的二分之一處截斷，中間加入隔板分為上下兩層并相互錯位45度，但是這樣作在測量元件的中間多出了兩個端面間隙，使得測量元件總的間隙增大流體的漏損也隨之增加，流量計的誤差特性變壞。而且，結構變復雜后為了防止齒輪與齒輪，齒輪與隔板，齒輪和計量室殼體發(fā)生摩擦，對測量元件的制造和裝配要求是很高的。因此，使得制造成本高。
螺旋齒輪流量計和雙轉子流量計是將測量齒作成螺旋形。要保證螺旋齒形測量元件的精度，對技術對加工設備和刀具的要求是非常高的，制作成本也隨之增高。在流量計的設計中，容積式流量計其測量元件的理想形態(tài)應當是轉動體的齒部形狀的端面投影面積要盡量的小，齒間槽一 “量斗”的理論排出量的設計值要盡量的大。然而，現(xiàn)有技術的容積式流量計是無法實現(xiàn)該設計要求。因此，制造出一種轉動體的齒部形狀的端面投影面積盡量小且齒間槽一 “量斗”的排出量值盡量大的容積式流量計一直以來是本領域技術人員難于攻克的技術難題。綜上所述，現(xiàn)有技術的容積式流量計工作中振動大，制造成本高，且無法實現(xiàn)轉動體的齒部形狀的端面投影面積盡量小且齒間槽一 “量斗”的排出量值盡量大的設計理論要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)轉動體的齒部形狀的端面投影面積盡量小且齒間槽一 “量斗”的排出量值盡量大的設計理論、工作中振動小，降低制造成本和具有大流量適應能力的具有多層刮板測量元件的容積式流量計。為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是一種具有多層刮板測量元件的容積式流量計，包括外殼，分別固定在外殼兩端的外殼下蓋和外殼上蓋，外殼上蓋與外殼連接處安 裝有驅動齒輪，在靠近驅動齒輪一側的計量室中安裝有計量室端蓋，在計量室中安裝的由驅動齒輪驅動的測量元件，在外殼上蓋的流體出口處安裝有積算機構；其中該測量元件包括兩套獨立的刮板式轉動體，該兩套獨立的刮板式轉動體通過每套中的獨立的驅動齒輪與另一套中對應的獨立驅動齒輪之間嚙合而保持同步反向的運動位置關系；
所述每套刮板式轉動體包括與驅動齒輪嚙合的從動齒輪，一端穿設在從動齒輪上的轉軸，轉軸的另一端安裝有刮板組件，該刮板組件至少由兩個相同的刮板體組成，兩套刮板式轉動體中的刮板體之間呈兩兩對應的同步反向相對運動關系；
所述刮板體的軸向橫切面的外節(jié)圓圓周上均布有至少兩個弧形齒，該弧形齒齒頂為與轉軸軸心同軸的大圓弧段，齒根為與所述大圓弧的圓心同心的小圓弧段，所述大圓弧段與小圓弧段的半徑之和為兩套獨立的刮板式轉動體的轉軸之間的中心距；該刮板體的齒側齒廓為呈兩兩對應關系的兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線形狀或由兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線的圓弧擬合線組成的弧形齒側齒廓；
每套刮板式轉動體中的刮板體之間錯位安裝在轉軸上，使刮板體之間相互側向覆蓋遮擋且呈螺旋階梯狀分布在轉軸上，使刮板式轉動體的弧形齒的端面投影面積盡最小值時齒間槽的排出量達到最大。由于上述結構，本發(fā)明實現(xiàn)了在轉動體的弧形齒的端面投影面積盡最小值時齒間槽(即量斗)的排出量達到最大；并且該結構的刮板體易于制造，降低了制造成本，消除了振動和噪音。


本發(fā)明的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。附圖I為本發(fā)明的結構示意圖。
附圖2為本發(fā)明測量元件的刮板體具有兩個弧形齒的結構示意圖。附圖3為本發(fā)明測量元件的刮板體具有三個弧形齒的結構示意圖。附圖4為本發(fā)明測量元件具有三個弧形齒時三層刮板體的結構示意圖。附圖5為本發(fā)明測量元件具有三個弧形齒時三層刮板體的結構示意圖。圖中1、一號刮板組件；2、二號刮板組件；5、一號刮板組件節(jié)圓；6、二號刮板組件節(jié)圓；7、齒側齒廓；8、小圓弧段；9、圓柱銷；10、定位槽；11、驅動齒輪；12、外殼；13、棲桿；14、計量室端蓋；15、外殼上蓋；16、積算機構；17、轉軸；；18、弧形齒；19、大圓弧段；20、鏟尖；1 和 II 以及III均為刮板體；18、I1, 12、I3, II II 2、II 3.ΙΠ !>1112 和III3 對應于 I 和 II以及III上的弧形齒。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
參見附圖1、2、3、4和5，附圖中的一種具有多層刮板測量元件的容積式流量計，包括外殼12，分別固定在外殼12兩端的外殼下蓋和外殼上蓋15，外殼上蓋15與外殼12連接處安裝有驅動齒輪11，在靠近驅動齒輪11 一側的計量室中安裝有計量室端蓋14，在計量室中安裝的由驅動齒輪11驅動的測量元件，在外殼上蓋15的流體出口處安裝有積算機構16 ;其中該測量元件包括兩套獨立的刮板式轉動體，該兩套獨立的刮板式轉動體通過每套中的獨立的驅動齒輪11與另一套中對應的獨立驅動齒輪之間嚙合而保持同步反向的運動位置關系;
所述每套刮板式轉動體包括與驅動齒輪11嚙合的從動齒輪，一端穿設在從動齒輪上的轉軸17，轉軸17的另一端安裝有刮板組件，該刮板組件至少由兩個相同的刮板體組成，兩套刮板式轉動體中的刮板體之間呈兩兩對應的同步反向相對運動關系；
所述刮板體的軸向橫切面的外節(jié)圓圓周上均布有至少兩個弧形齒18，該弧形齒18齒頂為與轉軸軸心同軸的大圓弧段19，齒根為與所述大圓弧的圓心同心的小圓弧段8，所述大圓弧段19與小圓弧段8的半徑之和為兩套獨立的刮板式轉動體的轉軸17之間的中心距；該刮板體的齒側齒廓7為呈兩兩對應關系的兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線形狀或由兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線的圓弧擬合線組成的弧形齒側齒廓；
每套刮板式轉動體中的刮板體之間錯位安裝在轉軸17上，使刮板體之間相互側向覆蓋遮擋且呈螺旋階梯狀分布在轉軸17上，使刮板式轉動體的弧形齒18的端面投影面積盡最小值時齒間槽的排出量達到最大。上述結構中，兩套獨立的刮板式轉動體的相對運動的位置由一對驅動齒輪保證，兩套獨立的刮板式轉動體上的刮板體互不接觸。測量中刮板式轉動體的齒間槽與計量室殼體相對轉動組成了能容納流體的空間一 “量斗”。而且，刮板式轉動體的齒頂大圓弧段19與計量室殼體的運動密封關系是相同半徑的凹弧面對凸弧面，是所有容積式流量計中運動密封帶最寬，內泄量最少的結構，因此具有良好的精度穩(wěn)定性。進一步，在同一計量室內設置的兩個相互轉動的刮板式轉動體上的刮板組件，每個刮板組件由若干個相同的作為轉動體的刮板體在各自的轉軸17上重疊為若干層，并通過旋轉角錯位而呈螺旋階梯狀分布，所有的作為轉動體的的刮板體的齒形部分(即弧形齒18部分)能相互側向覆蓋遮擋，而層與層之間不會貫通，無需任何隔板。在流體通過的時候，兩個呈螺旋階梯狀的刮板式轉動體組成的多層螺旋狀“量斗”逐一地進入工作，克服了流體被瞬間阻斷的現(xiàn)象，流體的脈動減小，消除了振動和噪音。為便于對流體中渣滓的進行刮渣處理，上述實施例中，優(yōu)選地所述齒側齒廓7的圓弧段與大圓弧段19相交處形成鏟尖20，鏟尖20位于大圓弧段19的兩端頭。鏟尖20有很強的自潔刮渣能力和靈敏度，因此，可以穩(wěn)定地用于清潔度不高的淤漿類流體以及低粘度流體。為便于對流體中渣滓的進行刮渣處理，同時保證運動穩(wěn)定性，上述實施例中，優(yōu)選地所述齒側齒廓7的圓弧段與大圓弧段19相交處形成鏟尖20，鏟尖20位于每段大圓弧段19的同一方向的一端頭，大圓弧段19另一方向的一端頭為鈍頭21。為有效保證容積式流量計中運動密封帶最寬，內泄量最少，以提高流量計精度穩(wěn)定性，上述實施例中，優(yōu)選地所述刮板體的數(shù)量與刮板體之間的錯位安裝夾角為α，α按 照圓周率除以刮板體的數(shù)量，再除以刮板體上弧形齒18的數(shù)量，最后除以二得出α的值，使得刮板體之間形成齒間槽時不貫通。上述實施例中，優(yōu)選地所述刮板體的弧形齒18上開設有定位槽10或定位孔，上一層刮板體上的定位槽10或定位孔與下一層刮板體上的定位槽10或定位孔之間的夾角與所需錯位安裝夾角角度α相等且方向一致，(即兩個定位槽10或定位孔的中心點到圓心的夾角與錯位安裝夾角角度α相等)相鄰兩塊刮板體通過定位槽10或定位孔中的圓柱銷9按照錯位安裝夾角角度α將刮板體重疊為螺旋階梯式的刮板組件。使得刮板組件在轉軸上形成有效的螺旋階梯式轉動體，同時定位槽10或定位孔還作為刮渣槽使用，充分利用刮渣定位槽的自潔刮渣功能，提高流量計的穩(wěn)定性和抗故障能力。參見附圖I所示的結構，刮板體的弧形齒18的齒形曲線只是一個齒形的幾何形狀特寫，并不局限于此，它的齒頂大圓弧段和齒根小圓弧段都是與轉軸17軸心同心的同心圓弧段，在節(jié)圓上均布齒數(shù)為Ζ。參見圖2，在同一計量室內設置的兩個相互轉動的刮板式轉動體，每個刮板組件由3塊相同的作為轉動體的刮板體在各自的轉軸17上重疊為3層，它們以軸心為圓心，刮板體
I、II、111在節(jié)圓上均布弧形齒18為II !,II 2、11
層間的弧形齒18相互轉動角度α度錯位(即安裝錯位角度)，裝配成螺旋階梯狀的轉動體。參見附圖3、4，實施中，在流量計計量室內安裝兩個幾何尺寸相同，但螺旋階梯疊層的旋向完全相反的由刮板組件構成的刮板式轉動體，用兩個驅動齒輪11保持其位置關系(兩軸的中心距不變。)
顯然，上述描述的所有實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范疇。綜上所述，本結構實現(xiàn)了在轉動體的弧形齒的端面投影面積盡最小值時齒間槽(即量斗)的排出量達到最大；并且該結構的刮板體易于制造，降低了制造成本，消除了振動和噪音。
權利要求
1.一種具有多層刮板測量元件的容積式流量計，包括外殼(12)，分別固定在外殼(12)兩端的外殼下蓋和外殼上蓋(15)，外殼上蓋(15)與外殼(12)連接處安裝有驅動齒輪(11)，在靠近驅動齒輪(11) 一側的計量室中安裝有計量室端蓋(14)，在計量室中安裝的由驅動齒輪(11)驅動的測量元件，在外殼上蓋(15)的流體出口處安裝有積算機構(16);其特征在于該測量元件包括兩套獨立的刮板式轉動體，該兩套獨立的刮板式轉動體通過每套中的獨立的驅動齒輪(11)與另一套中對應的獨立驅動齒輪之間嚙合而保持同步反向的運動位置關系； 所述每套刮板式轉動體包括與驅動齒輪(11)嚙合的從動齒輪，一端穿設在從動齒輪上的轉軸(17)，轉軸(17)的另一端安裝有刮板組件，該刮板組件至少由兩個相同的刮板體組成，兩套刮板式轉動體中的刮板體之間呈兩兩對應的同步反向相對運動關系； 所述刮板體的軸向橫切面的外節(jié)圓圓周上均布有至少兩個弧形齒(18)，該弧形齒(18)齒頂為與轉軸軸心同軸的大圓弧段(19)，齒根為與所述大圓弧的圓心同心的小圓弧段(8)，所述大圓弧段(19)與小圓弧段(8)的半徑之和為兩套獨立的刮板式轉動體的轉軸(17)之間的中心距；該刮板體的齒側齒廓(7)為呈兩兩對應關系的兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線形狀或由兩刮板式轉動體相對運動而生成的外擺線的圓弧擬合線組成的弧形齒側齒廓； 每套刮板式轉動體中的刮板體之間錯位安裝在轉軸(17)上，使刮板體之間相互側向覆蓋遮擋且呈螺旋階梯狀分布在轉軸(17)上，使刮板式轉動體的弧形齒(18)的端面投影面積盡最小值時齒間槽的排出量達到最大。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有多層刮板測量元件的容積式流量計，其特征在于所述齒側齒廓(7)的圓弧段與大圓弧段(19)相交處形成鏟尖(20)，鏟尖(20)位于大圓弧段(19)的兩端頭。
3.根據(jù)權利要求I所述的具有多層刮板測量元件的容積式流量計，其特征在于所述齒側齒廓(7)的圓弧段與大圓弧段(19)相交處形成鏟尖(20)，鏟尖(20)位于每段大圓弧段(19)的同一方向的一端頭，大圓弧段(19)另一方向的一端頭為鈍頭(21)。
4.根據(jù)權利要求I所述的具有多層刮板測量元件的容積式流量計，其特征在于所述刮板體的數(shù)量與刮板體之間的錯位安裝夾角為α，α按照圓周率除以刮板體的數(shù)量，再除以刮板體上弧形齒(18)的數(shù)量，最后除以二得出α的值，使得刮板體之間形成齒間槽時不貫通。
5.根據(jù)權利要求I 4之一所述的具有多層刮板測量元件的容積式流量計，其特征在于所述刮板體的弧形齒(18)上開設有定位槽(10)或定位孔，上一層刮板體上的定位槽(10)或定位孔與下一層刮板體上的定位槽(10)或定位孔之間的夾角與所需錯位安裝夾角角度α相等且方向一致，相鄰兩塊刮板體通過定位槽(10)或定位孔中的圓柱銷(9)按照錯位安裝夾角角度α將刮板體重疊為螺旋階梯式的刮板組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及流量測量中的容積式流量計，尤其是一種具有多層刮板測量元件的容積式流量計，包括外殼,分別固定在外殼兩端的外殼下蓋和外殼上蓋，外殼上蓋與外殼連接處安裝有驅動齒輪，在靠近驅動齒輪一側的計量室中安裝有計量室端蓋，在計量室中安裝的由驅動齒輪驅動的測量元件，在外殼上蓋的流體出口處安裝有積算機構；其中該測量元件包括兩套獨立的刮板式轉動體，該兩套獨立的刮板式轉動體通過兩個獨立的驅動齒輪保持其運動位置關系；本發(fā)明由于所述結構而具有的優(yōu)點是實現(xiàn)了在轉動體的弧形齒的端面投影面積盡最小值時齒間槽(即量斗)的排出量達到最大；并且該結構的刮板體易于制造，降低了制造成本，消除了振動和噪音。
文檔編號G01F11/42GK102928035SQ201210502528
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權日2012年11月30日
發(fā)明者唐自福 申請人:唐自福