專利名稱：高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及于高壓流量自控儀的流量檢測部分，特別涉及對葉輪結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，葉輪式高壓流量自控儀，均是采用法向式(也稱立式)葉輪結(jié)構(gòu)。見附圖I.。法向式葉輪結(jié)構(gòu)的最大問題有如下
其一是其葉輪軸3隨法向葉輪I而高速轉(zhuǎn)動，而軸套2是固定在兩邊支座4上。工作時，高速轉(zhuǎn)動的葉輪軸3與固定不動的軸套2將發(fā)生很大的摩擦，該摩擦B處為面摩擦，或近似于線的面摩擦，從而產(chǎn)生非線性的摩擦力，影響自控儀的計量精度和壽命。
其二是在流體有流量脈動和流量發(fā)生變化時(如閥門的開啟和關(guān)閉)，會產(chǎn)生流量沖擊力F，由于法向式結(jié)構(gòu)的葉輪軸3與軸套2是間隙配合，其沖擊力F將對葉輪軸3與軸套2的交界面A處產(chǎn)生一個剪切力，進(jìn)而會產(chǎn)生剪切力矩，在該剪切力矩的長期作用下，葉輪軸3與軸套2的交界面A處會產(chǎn)生疲勞，進(jìn)而會產(chǎn)生斷裂，造成嚴(yán)重后果。其三葉輪I的受力面是與流體運動的方向(也即沖擊力的方向)呈垂直角度，最大程度的承受流體運動的動力和沖擊力，葉輪系統(tǒng)也在最高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行工作運轉(zhuǎn)；故其產(chǎn)生的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會運行在最高限。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述已有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明提供一種全新的高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)。一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，輪轂和若干葉片為一體構(gòu)成軸向葉輪；葉片結(jié)構(gòu)為采用軸向式45°角斜面；即轉(zhuǎn)動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角；葉輪軸與輪轂緊配合聯(lián)接；葉輪軸兩端分別轉(zhuǎn)動連接上游軸套和下游軸套。在所述下游支座中，設(shè)置有一個硬質(zhì)合金球,硬質(zhì)合金球的直徑與所述葉輪軸的直徑相同，與之相接觸的葉輪軸尾端的形狀為半球面或子彈頭形。上游軸套和下游軸套分別固定連接在上游支撐座和下游支撐座內(nèi)。本發(fā)明完全消除了軸套對軸向葉輪軸的剪切力矩。使其軸向葉輪軸不再因此發(fā)生斷裂，軸向葉輪運轉(zhuǎn)的重復(fù)性和線性將得到非常好的保證，其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應(yīng)的減小，從而使高壓自控儀計量的重復(fù)性和線性也得到很好的控制和提聞。


附圖I是已有技術(shù)法向式(立式)葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本發(fā)明軸向葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3圖2的左視圖。
I法向葉輪、2軸套、3葉輪軸、4支座、5上游支撐座，6上游軸套，7軸向葉輪軸，8軸向葉輪，9葉輪軸尾端，10硬質(zhì)合金球，11下游軸套，12下游支撐座，13輪轂，14葉片。
具體實施例方式
本發(fā)明通過以下實施例具體說明。見附圖2、附圖3.
一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，輪轂13和若干葉片14為一體構(gòu)成軸向葉輪8 ;葉片結(jié)構(gòu)為采用軸向式45°角斜面；即轉(zhuǎn)動葉片14與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角。葉輪軸7與輪轂13緊配合聯(lián)接；葉輪軸7兩端分別轉(zhuǎn)動連接上游軸套6和下游軸套11。所述葉片重疊度P = 4h/ (D+d) = O. 9 I. 25 ;
葉柵流通面積 Sn=Ji (D2-d2)/4 - N (D-d) δ/21/2 ；
葉片數(shù)Ν=3 6片；
葉片軸向長度h=l. 2 I. 4倍公稱口徑；
葉片高度越大，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩就越大，轉(zhuǎn)速就越快，小流量時就越好，但不利于大流量；但現(xiàn)在的高壓自控儀就是其一小流量的重復(fù)性不太好，其二小流量信號太小，容易被干擾；所以，流量好了，整機的性能將大大提高。根據(jù)大量的實驗，葉片高度H = D-d/2,一般在2. 6 3. 5之間，可根據(jù)高壓自控儀的公稱口徑而定。軸向葉輪軸7的直徑在公稱口徑的1/3. 5 1/6. 5之間，可根據(jù)高壓自控儀的公稱口徑而定。D為葉輪外徑，d為輪轂外徑。如公稱口徑DN25，葉輪軸的直徑一般在1/3. 5 1/4之間。單位體積水通過軸向葉輪時，其軸向葉輪轉(zhuǎn)數(shù)ω=1/21/2 (SnXh)(假定P=I)
當(dāng)流體沿軸向通過軸向45 ·角葉片時，其流體運動時產(chǎn)生的動力和沖擊力F，在軸向
45 角之葉片14面上，將產(chǎn)生垂直于葉輪面地分力F1 (有用分力)，和平行于葉片面地分力F2 (無用分力)。F1=F2=21/2F
F1有將分為Fia和F1B。其中，F(xiàn)ia將成為使軸向45 ·角葉片進(jìn)行軸向轉(zhuǎn)動的動力；F1B將成為軸向方向上的有害力，它將產(chǎn)生摩擦力和摩擦沖擊力。J. F1A=F1B=21/2F1=F/2
而原來法向式葉輪結(jié)構(gòu)中的軸向有害力就是完全等于F。要想減小或根除法向式結(jié)構(gòu)中葉輪軸的斷裂故障，并減小摩擦，就要從根本上消除剪切力矩，即從根本上消除剪切力，并大大減小葉輪軸在轉(zhuǎn)動時，與其他部件產(chǎn)生摩擦的
摩擦面。本發(fā)明引入一種軸向式45°角斜面葉輪結(jié)構(gòu)。該軸向葉輪由輪轂13和若干葉片14組成并用同一材料整體加工。該結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點在于
其一，將葉輪軸7與軸向葉輪8采用緊配合聯(lián)接，使其在結(jié)構(gòu)上成為一體，從而完全消除了軸套對軸向葉輪軸7的剪切力矩。使其軸向葉輪軸7不再因此發(fā)生斷裂，到達(dá)技術(shù)改進(jìn)的目的。其二，同時，由于是采用軸向葉輪式結(jié)構(gòu)，故其軸向葉輪軸7的的上游支撐座5、下游支撐座12是在軸向上，將原來法向式葉輪結(jié)構(gòu)的葉輪軸3與軸套2的面摩擦，改變成軸向式葉輪結(jié)構(gòu)的葉輪軸7的半球形尾端9與硬質(zhì)合金球10的相向球面點U的摩擦。兩球形體的相向球面摩擦，其接觸面很小，近似于點面積，從而大大減小了摩擦面，摩擦力，改善了軸向葉輪8的運轉(zhuǎn)的情況，使之更加平穩(wěn)；另外，因為硬質(zhì)合金球10在下游軸套11里是可以自由轉(zhuǎn)動的，它與下游軸套11的摩擦是球與曲面的內(nèi)切點摩擦V，其摩擦面、摩擦力也很小。尤其要指出的是，這里增加了一個二次轉(zhuǎn)動即硬質(zhì)合金球10的轉(zhuǎn)動，相當(dāng)大的沖擊能量在硬質(zhì)合金球10的轉(zhuǎn)動中消耗了，軸向葉輪8運轉(zhuǎn)的重復(fù)性和線性將得到非常好的保證，從而使高壓自控儀計量的重復(fù)性和線性也得到很好的控制和提高。 其三，軸向葉輪之葉片14的受力面與軸向(也即流體運動的方向、也即沖擊力的 方向)呈45°角度，其所承受的流體運動的動力和沖擊力，只有法向葉輪結(jié)構(gòu)的21/2分之一；故其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應(yīng)的減小。所以，其高壓自控儀 計量的整體性能和工作壽命也將得到很好的控制和提高。
權(quán)利要求
1.一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，輪轂和若干葉片為一體構(gòu)成軸向葉輪；葉片結(jié)構(gòu)為采用軸向式45°角斜面；轉(zhuǎn)動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角；葉輪軸與輪轂緊配合聯(lián)接；葉輪軸兩端分別轉(zhuǎn)動連接上游軸套和下游軸套。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述葉片重疊度 P = 4h/ (D+d) = O. 9 I. 25 ; 葉柵流通面積 Sn= { π (D2-d2) /4} - N (D-d) δ /21/2 ；葉片數(shù)Ν=3 6片；葉片軸向長度h=l. 2 I. 4倍公稱口徑； 葉片高度 H= (D-d)/2 (2. 6 3. 5); 軸向葉輪軸7的直徑在公稱口徑的1/3. 5 1/6. 5之間； D為葉輪外徑，d為輪轂外徑。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述下游支座中，設(shè)置有一個硬質(zhì)合金球，硬質(zhì)合金球的直徑與所述葉輪軸相同，與之相接觸的葉輪軸尾端形狀為半球面或子彈頭形。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，上游軸套和下游軸套分別固定連接在上游支撐座和下游支撐座內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，上游軸套和下游軸套分別固定連接在上游支撐座和下游支撐座內(nèi)。
全文摘要
一種高壓流量自控儀軸向式葉輪結(jié)構(gòu)，輪轂和若干葉片為一體構(gòu)成軸向葉輪；葉片結(jié)構(gòu)為采用軸向式45°角斜面；即轉(zhuǎn)動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45°角。轉(zhuǎn)動葉片與流體沿管道軸向流動的運動方向成45·角；葉輪軸7與輪轂緊配合聯(lián)接；葉輪軸兩端分別轉(zhuǎn)動連接上游軸套和下游軸套。本發(fā)明完全消除了軸套對軸向葉輪軸的剪切力矩。使其軸向葉輪軸不再因此發(fā)生斷裂，軸向葉輪運轉(zhuǎn)的重復(fù)性和線性將得到非常好的保證，其所承受的工作摩擦、摩擦力、剪切力、剪切力矩等都會相應(yīng)的減小，從而使高壓自控儀計量的重復(fù)性和線性也得到很好的控制和提高。
文檔編號G01F1/10GK102879040SQ20111019439
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者王江, 林浩 申請人:上海一諾儀表有限公司