流體渦輪流量測量計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種流體渦輪流量測量計(jì)（1），其包括渦輪（10）的可旋轉(zhuǎn)縱向主體（12），該可旋轉(zhuǎn)縱向主體（12）裝備有縱向葉片（11）以及葉片（11）的將葉片（11）連接到渦輪（10）的可旋轉(zhuǎn)主體（12）的規(guī)律地分布的支撐臂（13），其中每個葉片（11）在支撐臂（13）上具有多個分離的縱向推力構(gòu)件（14、15），推力構(gòu)件（14、15）的橫截面適合于在葉片（11）活動時接收流體射流的推力且在葉片（11）不活動時允許推力構(gòu)件（14、15）之間的流體流通。
【專利說明】流體渦輪流量測量計(jì)
[0001]本發(fā)明涉及流體渦輪流量測量計(jì)的領(lǐng)域，特別地涉及被設(shè)計(jì)成測量水消耗的液體渦輪測量計(jì)。
[0002]本發(fā)明更特別地適合于單射流或多射流流體渦輪流量測量計(jì)。
[0003]流體渦輪流量測量計(jì)包括外殼和渦輪，外殼包含測量室，入口管和出口管被引導(dǎo)到測量室中，渦輪具有葉片且通過經(jīng)由入口管進(jìn)入且作用在一個或多個葉片上的流體的射流在測量室中旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。
[0004]流體渦輪流量測量計(jì)還包括含有用于計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)動數(shù)的計(jì)數(shù)器的外殼以及覆蓋計(jì)數(shù)器的透明蓋，在干式計(jì)數(shù)器(dry counter)的情況下，渦輪被磁力傳動裝置耦合，并且在浸沒式計(jì)數(shù)器(immersed counter)的情況下,潤輪被機(jī)械傳動裝置f禹合。
[0005]在速度渦輪測量計(jì)情況下，目前遇到的問題在于以下事實(shí):低流速下，不能被進(jìn)入測量室的流體的射流驅(qū)動的，也就是說不會經(jīng)受流體的驅(qū)動推力的不活動的葉片使渦輪減速。
[0006]特別地，當(dāng)流體渦輪流量測量計(jì)在低流速下工作時，由于流的低速度渦輪減速且測量計(jì)在流率測量方面的性能減弱。
[0007]存在找到技術(shù)解決方案的需要，該技術(shù)解決方案將使得可能在流體的射流沖擊在活動葉片或多個葉片上時通過限制不活動葉片在流體中的運(yùn)動的液壓制動效果同時保持最大驅(qū)動力來減少低流速下的測量誤差。
[0008]在這個背景下，本發(fā)明具有提出免受以上限制的流體渦輪流量測量計(jì)的目的。
[0009]為此，流體渦輪流量測量計(jì)包括可旋轉(zhuǎn)縱向渦輪主體，該可旋轉(zhuǎn)縱向渦輪主體裝備有縱向葉片以及將葉片連接到可旋轉(zhuǎn)渦輪主體的規(guī)律地分布的葉片支撐臂，值得注意的是，每個葉片在支撐臂上具有多個分離的縱向推力構(gòu)件(thrust member),其橫截面適合于在葉片活動時接收流體射流的推力并且在葉片不活動時允許流體在推力構(gòu)件之間流通。
[0010]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，每個葉片在支撐臂上具有被流體通過空間分離的兩個縱向推力構(gòu)件，即第一推力構(gòu)件、第二推力構(gòu)件，第二推力構(gòu)件相對于第一推力構(gòu)件布置以在葉片活動時限制流體射流進(jìn)入流體通過空間并且在葉片不活動時允許在流體通過空間中在下游向上游方向上的流體流通。
[0011 ] 第一推力構(gòu)件和渦輪的可旋轉(zhuǎn)主體被第二流體通過空間有利地分離，使得流體在第二流體通過空間中在下游向上游方向上沿著渦輪的可旋轉(zhuǎn)主體的外部縱向壁流通。
[0012]在支撐臂上，葉片的兩個推力構(gòu)件當(dāng)合起來時在相對于渦輪的縱向軸線的橫截面上具有大體上L形狀，該L形狀的較長分支是不連續(xù)的，該不連續(xù)部構(gòu)成第一流體通過空間。
[0013]第一推力構(gòu)件包括支承和推力區(qū)域，該支承和推力區(qū)域具有橫向于渦輪的縱向軸線的彎曲表面。
[0014]第一推力構(gòu)件的支承區(qū)域和第二推力構(gòu)件的支承區(qū)域在關(guān)于渦輪的縱向軸線的橫截面上一起形成具有彎曲的、橢圓的或大體上圓弧的形狀的表面。
[0015]第一推力構(gòu)件包括橫向表面，該橫向表面具有在其支承和推力區(qū)域中的凹曲率和在該支承區(qū)域的端部處的凸曲率，以在流體射流已經(jīng)沖擊在支承和推力區(qū)域后朝著不活動的上游葉片的第一流體通過空間和不活動的上游葉片的第二流體通過空間引導(dǎo)流體射流。
[0016]第一推力構(gòu)件包括縱向主體，該縱向主體在關(guān)于渦輪的縱向軸線的橫截面上具有大體上三面的形狀，該大體上三面的形狀包含后壁、推力前壁和縱向壁，該縱向壁面向可旋轉(zhuǎn)主體的外部的縱向壁，以在下游向上游方向上形成第二流體通過空間。
[0017]第二推力構(gòu)件包括縱向構(gòu)件，該縱向構(gòu)件在關(guān)于渦輪的縱向軸線的橫截面上具有大體上三角的形狀，該大體上三角的形狀包括后壁、端部前壁和前壁，該前壁的部分面向第一推力構(gòu)件的后壁，以形成第一流體通過空間。
[0018]支撐臂包括用于支撐第二推力構(gòu)件的后殼(或壁)、用于支撐第一推力構(gòu)件的兩個后殼，以及用于支撐第一推力構(gòu)件的前殼。
[0019]例如，渦輪包括3到12個葉片，第一通過空間和第二通過空間具有幾毫米的尺寸，渦輪的直徑為5cm且渦輪的長度為15mm。
[0020]從以下通過非限制性闡述的方式并參考附圖給出的本發(fā)明的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將清楚地呈現(xiàn)，在附圖中:
[0021]-圖1表示可以被根據(jù)本發(fā)明的渦輪容納在其中的現(xiàn)有技術(shù)的流體渦輪流量測量計(jì)的內(nèi)部的透視圖；
[0022]-圖2表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪的透視圖；
[0023]-圖3表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪的平面圖；
[0024]-圖4表示從根據(jù)本發(fā)明的渦輪的葉片前面的透視圖；
[0025]-圖5表示從根據(jù)本發(fā)明的渦輪的葉片后面的透視圖。
[0026]詞語“流體”指的是水或在下文描述的流體渦輪流量測量計(jì)可用的任何液體或氣體。
[0027]參考圖1,示出了現(xiàn)有技術(shù)單射流流體渦輪流量測量計(jì)1，其包括液體在其中流動的液壓部分2和在其上顯示測量數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)器3。
[0028]更精確地，該測量計(jì)包括通常圓柱形狀的例如由青銅或黃銅制成的流體測量計(jì)外殼la以及在測量室6的分別的相對側(cè)上具有流體入口管4和流體出口管5的圓形段，用于測量流進(jìn)入口管4和出口管5的流體的體積。
[0029]測量室6具有與外殼la同軸的圓柱形狀。
[0030]外殼la含有在圓柱上部分中的計(jì)數(shù)器3，計(jì)數(shù)器3與測量室6同軸但具有更大的直徑。
[0031]立式止推軸承7安裝在外殼la的底部處且在測量室6的中心，測量計(jì)的可移動部分8圍繞立式止推軸承7轉(zhuǎn)動。
[0032]測量計(jì)的可移動部分8包括渦輪主體，渦輪主體構(gòu)成流體測量計(jì)1的驅(qū)動單元且緊固到垂直軸9。
[0033]渦輪包括葉片，葉片通過從入口管道4被指引到葉片上的流體射流的作用而在測量室6中被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。
[0034]渦輪和計(jì)數(shù)器3通過傳動裝置耦合，傳動裝置在這里是磁力傳動裝置。
[0035]本領(lǐng)域已知且連接到傳動裝置的齒輪機(jī)構(gòu)使得能夠通過渦輪實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動數(shù)在計(jì)數(shù)器3中被計(jì)數(shù)。[0036]通過渦輪實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動數(shù)由可以是機(jī)械或電子的指示器顯示。
[0037]密封圈使得計(jì)數(shù)器3能夠固定到測量室6的外殼la。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的渦輪10可應(yīng)用于該類型的單射流渦輪(速度)流量測量計(jì)。
[0039]其可同樣地應(yīng)用于使用其它裝置以將渦輪固定在測量室中的未示出的其它單射流流體渦輪(速度)流量測量計(jì)實(shí)施方案。
[0040]特別地，渦輪的圓柱形主體可以特別地具有界定殼體的內(nèi)部壁，在附圖中未示出的圓柱形套筒插入和固定到殼體中，其包括渦輪的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸對測量室的軸向推力軸承施加壓力。
[0041]在這種情況下，相對于套筒布置且未示出的軸承在測量室中支撐渦輪10的旋轉(zhuǎn)軸。
[0042]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的渦輪10也可用于多射流流體渦輪流量測量計(jì)，特別是用于在測量室的上部分中的水通過其從測量室排出的不活動葉片。
[0043]為簡單起見，本說明書的其余部分參考渦輪10的縱向軸線A，縱向軸線A在渦輪10的高度或長度的方向上延伸且與渦輪10的旋轉(zhuǎn)軸線重合。
[0044]術(shù)語“上游”指示葉片11的直接地接觸流體的射流的前部分，術(shù)語“下游”指示葉片11的不直接地接收流體的射流的后部分，術(shù)語“橫向”指示在垂直于縱向軸線A的平面內(nèi)的任何方向。
[0045]參考圖2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的渦輪10包括圓柱形中心的可旋轉(zhuǎn)主體12，可旋轉(zhuǎn)主體12裝備有規(guī)律地分布的外周支撐臂13和每個設(shè)置在支撐臂13上的葉片11。
[0046]每個葉片11包括在支撐臂13上的兩個推力構(gòu)件14和15，包括第一或主要的推力構(gòu)件14以及第二或端部推力構(gòu)件15。
[0047]這些推力構(gòu)件14和15具有關(guān)于縱向軸線A的橫截面，該橫截面適合于在葉片11活動時接收在支承和推力區(qū)域P1和P2上的流體射流，推力基本上施加在第一或主要的推力構(gòu)件14上，推力區(qū)域P1比推力區(qū)域P2更大且更暴露于流體的射流。
[0048]這些推力構(gòu)件14和15的橫截面也被布置和定位在支撐臂13上且相對于渦輪10的圓柱形主體12布置和定位，以便在葉片11不活動時允許在下游向上游方向上在推力構(gòu)件14和15之間的流體流通以及在第一推力構(gòu)件14和圓柱形主體12之間的流體流通。
[0049]更確切地，在圖2到圖5中示出的本發(fā)明的實(shí)施方案中，兩個推力構(gòu)件14和15被在橫截面上具有大體上通道的形狀的第一流體通過空間16分離。
[0050]第二流體通過空間17設(shè)置在由支撐臂13縱向地支撐的第一推力構(gòu)件14和渦輪10的圓柱形主體12的外部縱向壁18之間。
[0051]支撐臂13具有小于圓柱形主體12的外部縱向壁18的長度的長度。
[0052]僅僅通過闡述性示例的方法，支撐臂13具有等于外部縱向壁18的長度的八分之一的長度，這允許大量的流體在第二流體通過空間17中流通。
[0053]此外，如可以在圖2到圖5中看到的，支撐臂13大體上位于外部縱向壁18的長度中間。
[0054]為了增加射流在葉片11上的推力，葉片11相對于與其聯(lián)接部相切的直線與渦輪10的圓柱形主體12以一角度傾斜，通過非限制示例的方式，該角度在20和60°之間。
[0055]第一推力構(gòu)件14和第二推力構(gòu)件15具有延伸大體上與渦輪10的圓柱形主體12的外部縱向壁18 —樣的長度的縱向主體。
[0056]兩個推力構(gòu)件14和15在支撐臂13上一起具有大體上L形狀的橫截面，且L形狀的較長分支是不連續(xù)的。
[0057]第一或主要的推力構(gòu)件14構(gòu)成L形狀的較小分支以及L形狀的較大分支的下部分。
[0058]第二推力構(gòu)件15構(gòu)成L形狀的較大分支的上部分。
[0059]第一流體通過空間16在第一推力構(gòu)件14和第二推力構(gòu)件15之間構(gòu)成L形狀的較大分支中的不連續(xù)部。
[0060]如圖4中示出的，第一推力構(gòu)件14包括中空的縱向主體，中空的縱向主體在橫截面上具有大體上三面形的表面，該表面通過后壁19、包括推力區(qū)域Pl的前推力壁20以及縱向壁21形成。
[0061]該縱向壁21面向圓柱形主體12的外部縱向壁18，以形成第二流體通過空間17。
[0062]在支撐臂13上，第一推力構(gòu)件14被支撐前壁20的前殼(或壁)22、分別支撐后壁19和縱向壁21的大體上在其長度中間的第一后殼(或壁)23和第二后殼(或壁)24限制。
[0063]第一推力構(gòu)件14在前推力壁20上包括流體射流的支承和推力區(qū)域Pl，區(qū)域Pl在關(guān)于縱向軸線A的橫截面上具有凹曲率的表面(凹進(jìn)表面)。
[0064]第一推力構(gòu)件14在前壁20上包括在其支承和推力區(qū)域Pl的一個端部處的凸曲率的橫向表面(半球形表面)，該曲率相對于支承和推力區(qū)域Pl的凹曲率是相反的，以在流體射流已經(jīng)沖擊在支承和推力區(qū)域Pl后朝著不活動的上游葉片11的第一流體通過空間16和第二流體通過空間17引導(dǎo)流體射流。
[0065]相應(yīng)地，流體射流沖擊在活動葉片11上的第二推力構(gòu)件15的支承和推力區(qū)域P2上，然后沖擊在第一推力構(gòu)件14的支承和推力區(qū)域Pl上，之后朝著前述不活動葉片11的第一流體通過空間16和第二流體通過空間17重新引導(dǎo)和重新流通，如由圖3中的箭頭F1、F2、F3和F4所表示的。
[0066]如圖4中所示出的，第二推力構(gòu)件15包括呈棒的形式的直線性縱向構(gòu)件，其具有通過后壁25、端部第一前壁26和第二前壁27形成的大體上三角形的橫截面。
[0067]兩個前壁26和27包括支承和推力區(qū)域P2。
[0068]前壁27包括后部分27a和前部分27b，后部分27a面向第一推力構(gòu)件14的后壁19以形成第一通過空間16，前部分27b相對于流體射流Fl在葉片11的上游或前部分前面并朝著葉片11的上游或前面部分突出且提供推力。
[0069]第二前壁27以及支承和推力區(qū)域Pl布置在支撐臂13上，以便在橫截面上一起具有與彎曲形狀的流體射流接觸的表面，例如橢圓或大體上圓弧的形狀的表面，如圖3中所示出的。
[0070]與流體射流接觸的表面的任何形狀可以用于支承和推力區(qū)域Pl和P2。例如，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用垂直于流體射流的平坦表面。
[0071]第二推力構(gòu)件15相對于第一推力構(gòu)件14在上游側(cè)的前面或相對于第一推力構(gòu)件14在上游側(cè)上突出的布置、推力區(qū)域P2的面積小于推力區(qū)域Pl的面積，以及流體射流Fl的速度允許非常少的流體射流在流體射流Fl作用在推力區(qū)域Pl和P2時進(jìn)入活動葉片的第一通過空間16中。[0072]第二推力構(gòu)件15的前壁27大體上平行于第一推力構(gòu)件14的后壁19。
[0073]可選擇地，其可以在上游方向上相對于第一推力構(gòu)件14的后壁19傾斜，例如以10°的角度傾斜，以便在葉片11的下游具有比其上游大的第一通過空間16的截面，以在葉片11活動時加強(qiáng)對流體射流進(jìn)入第一通過空間16的預(yù)防并且在葉片11不活動時允許在下游向上游方向上的流體流通。
[0074]后壁27的中部對支撐臂13的傾斜端后殼28施加壓力。
[0075]渦輪10可被生產(chǎn)成一整塊，例如通過熱塑性注射模制來生產(chǎn)。
[0076]渦輪10具有五個葉片，但該數(shù)目不會限制本發(fā)明。例如，其可以具有從3到12個葉片。
[0077]該渦輪可以以任何尺寸制成以用于任何類型的流體渦輪流量測量計(jì)。
[0078]通過非限制性示例的方式，對于具有5cm的直徑和沿著縱向軸線A的15mm的長度的渦輪來說，第一通過空間16和第二通過空間17具有幾毫米的尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種流體渦輪流量測量計(jì)(1)，包括渦輪(10)的可旋轉(zhuǎn)縱向主體(12)，所述渦輪(10)的可旋轉(zhuǎn)縱向主體(12)裝備有縱向葉片(11)以及所述葉片(11)的將所述葉片(11)連接到所述渦輪(10)的所述可旋轉(zhuǎn)主體(12)的規(guī)律地分布的支撐臂(13)，其中每個葉片(11)具有在所述支撐臂(13)上的多個分離的縱向推力構(gòu)件(14、15)，所述推力構(gòu)件(14、15)的橫截面適合于在所述葉片(11)活動時接收流體射流的推力并且在所述葉片(11)不活動時允許流體在所述推力構(gòu)件(14、15)之間流通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中每個葉片(11)在所述支撐臂(13)上具有被流體通過空間(16)分離的兩個縱向推力構(gòu)件(14、15)，第二推力構(gòu)件(15)相對于第一推力構(gòu)件(14)布置以在所述葉片(11)活動時限制所述流體射流進(jìn)入所述流體通過空間(16)中并且在所述葉片(11)不活動時允許在所述流體通過空間(16)中在下游向上游方向上的流體流通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體渦輪流量測量計(jì)(I)，其中所述第一推力構(gòu)件(14)和所述渦輪(10)的所述可旋轉(zhuǎn)主體(12)被第二流體通過空間(17)分離，使得流體在所述第二流體通過空間(17)中在下游向上游方向上沿著所述渦輪(10)的所述可旋轉(zhuǎn)主體的外部縱向壁(18)流通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體渦輪流量測量計(jì)(I)，其中在所述支撐臂(13)上，所述葉片(11)的兩個推力構(gòu)件(14、15)在關(guān)于所述渦輪(10)的縱向軸線的橫截面上一起具有大體上L形狀，所述L形狀的較長分支是不連續(xù)的，該不連續(xù)部構(gòu)成了所述第一流體通過空間(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中`任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述第一推力構(gòu)件(14)包括支承和推力區(qū)域(P1)，所述支承和推力區(qū)域(Pl)具有橫向于所述渦輪(10)的縱向軸線的彎曲表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(I)，其中所述第一推力構(gòu)件(14)的所述支承區(qū)域(Pl)和所述第二推力構(gòu)件(15)的支承區(qū)域(P2)在關(guān)于所述渦輪(10)的縱向軸線的橫截面上一起形成具有彎曲的、橢圓的或大體上圓弧的形狀的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述第一推力構(gòu)件(14)包括橫向表面，所述橫向表面具有用于其支承和推力區(qū)域(Pl)的凹曲率以及在該支承和推力區(qū)域(Pl)的端部處的凸曲率，以在所述流體射流已經(jīng)沖擊在所述支承和推力區(qū)域(Pl)后朝著不活動的上游葉片(11)的所述第一流體通過空間(16)和所述不活動的上游葉片(11)的所述第二流體通過空間(17)引導(dǎo)所述流體射流。
8.根據(jù)權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述第一推力構(gòu)件(14)包括縱向主體，所述縱向主體在關(guān)于所述渦輪(10)的縱向軸線的橫截面上具有大體上三面的形狀，所述大體上三面的形狀包含后壁(19)、推力前壁(20)和縱向壁(21)，所述縱向壁(21)面向所述可旋轉(zhuǎn)主體(12)的所述外部縱向壁(18)，以在所述下游向上游方向上形成所述第二流體通過空間(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體渦輪流量測量計(jì)(I)，其中所述第二推力構(gòu)件(15)包括縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件在關(guān)于所述渦輪(10)的縱向軸線的橫截面上具有大體上三角的形狀，所述大體上三角的形狀包括后壁(25)、端部前壁(26)以及前壁(27)，所述前壁(27)的部分面向所述第一推力構(gòu)件(14)的所述后壁(19)，以形成所述第一流體通過空間(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2到9中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述支撐臂(13)包括用于支撐所述第二推力構(gòu)件(15)的后殼(28)、用于支撐所述第一推力構(gòu)件(14)的兩個后殼(23、24)以及用于支撐所述第一推力構(gòu)件(14)的前殼(22)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述渦輪(10)包括3到12個葉片(11)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3到11中任一項(xiàng)所述的流體渦輪流量測量計(jì)(1)，其中所述第一通過空間(16)和所述第二通過空間(17)具有幾毫米的尺寸，所述渦輪(10)的直徑為5cm且所述渦輪(10)的長度 為15mm。
【文檔編號】G01F1/05GK103727984SQ201310470304
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】布魯諾·登納 申請人:薩佩爾公司