專利名稱：具有提高靈敏度和調(diào)整效果的單射流液體計(jì)量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有單射流類型的液體計(jì)量表，特別是水表。
單射流液體計(jì)量表是眾所周知的，它包括一測(cè)量腔，該腔具有與所述測(cè)量腔的軸線垂直的第一和第二端壁；與所述測(cè)量腔連通的一個(gè)注入管和一個(gè)排出管；以及一個(gè)渦輪，它具有多個(gè)葉片，安裝在測(cè)量腔內(nèi)。
從注入管進(jìn)入的單射流進(jìn)入到測(cè)量腔，使渦輪旋轉(zhuǎn)。
這類計(jì)量表包括一個(gè)被稱為累計(jì)器的上部，它計(jì)數(shù)、記錄并顯示使渦輪旋轉(zhuǎn)的液體量。
累計(jì)器可通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)直接與渦輪連接，或通過(guò)磁傳動(dòng)系統(tǒng)，或通過(guò)電物理學(xué)的裝置間接連接。
這種計(jì)量表在低流量時(shí)常有不能令人滿意的靈敏度。
因此，上述單射流液體計(jì)量表一般包括構(gòu)成測(cè)量腔第一和第二端壁之一的壓力盤，它常位于所述測(cè)量腔中最接近累計(jì)器的部分。壓力盤上裝有放射狀的肋條，如成180°角的兩根肋條。
這樣的壓力盤的目的旨在將誤差曲線線性化到低流量。
實(shí)際上，當(dāng)葉片經(jīng)過(guò)肋條時(shí)，液流可以占有的截面減小，使得在單射流計(jì)量表中液流具有比被驅(qū)動(dòng)的渦輪葉片大的速度，這確保一個(gè)沖力傳到葉片上，渦輪因此加速。
而且，由于單射流液體計(jì)量表的制造過(guò)程，不可能使所有被制造計(jì)量表具有所有要求的特性，特別是誤差曲線不總是完全處在允許的誤差范圍之內(nèi)。但由于有這壓力盤，這樣的計(jì)量表可以通過(guò)圍繞測(cè)量腔的軸線旋轉(zhuǎn)所述壓力盤一定角度加以調(diào)整。
這個(gè)旋轉(zhuǎn)使誤差曲線上下變化，因此可使其處在誤差范圍之內(nèi)。
雖然裝有兩個(gè)肋條的計(jì)量表比無(wú)肋條的簡(jiǎn)單的計(jì)量表具有較高靈敏度，但這種表在低流量時(shí)仍有靈敏度不夠的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是要提供一在低流量具有較高靈敏度的單射流液體計(jì)量表，而且仍可以調(diào)節(jié)所述計(jì)量表的誤差曲線。
本發(fā)明提供的單射流液體計(jì)量表包括一測(cè)量腔，它有彼此相對(duì)的與所述測(cè)量腔軸線垂直的第一和第二端壁；一個(gè)注入管和一個(gè)排出管，它們與所述測(cè)量腔相通；一個(gè)渦輪，它具有多個(gè)葉片，兩相鄰葉片夾角為β角；至少一個(gè)端壁是由一個(gè)盤構(gòu)成，它在其一面上裝有n根向所述測(cè)量腔伸出的放射狀肋條。該計(jì)量表的特征在于，n是至少等于4的偶數(shù)，所述放射狀肋條相等地分布成兩組，每一組放射狀肋條相應(yīng)于所述盤面的半個(gè)圓，同一組中相鄰肋條成α角，α角由下列關(guān)系決定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°I是大于零或等于零的整數(shù)。
這些關(guān)系給出了，在仍對(duì)所述表的誤差曲線可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況下，為提高表在低流量時(shí)的性能可選取的同一組中兩相鄰肋條之間的α角的值。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，n等于4。
根據(jù)β角的值，特別是β等于30°、36°或45°，這分別相當(dāng)于渦輪葉片數(shù)為12、10或8，整數(shù)值I小于3。
更為精確的說(shuō)，I等于1，α角大約為54°，即在所述α角值的±5％范圍內(nèi)，這時(shí)相應(yīng)于一個(gè)10葉片渦輪，β角為36°。
在另一實(shí)施例中，n等于6。
根據(jù)β角的值，特別是β等于30°、36°、45°，這分別相當(dāng)于渦輪葉片數(shù)為12、10或8，整數(shù)值I大于零。
更為精確的說(shuō)，I等于1，α角大約為30°，這時(shí)相應(yīng)于一個(gè)8葉片渦輪，β角等于45°。
在另一實(shí)施例中，n等于8。
根據(jù)β角的值，特別是β等于30°、36°或45°，這分別相應(yīng)于12、10或8個(gè)葉片渦輪，整數(shù)值I大于零。
為了保持表的誤差曲線的可調(diào)節(jié)性，盤上最好有不多于8根的放射狀肋條。
該表還包括一個(gè)與測(cè)量腔的第二端壁相鄰安裝的累計(jì)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，安裝有向測(cè)量腔伸出n根放射狀肋條的盤構(gòu)成的端壁是第二端壁。這個(gè)端壁也可以是與第二端壁相對(duì)的所述測(cè)量腔的第一端壁。
現(xiàn)參照下列附圖，作為例子介紹本發(fā)明實(shí)施例，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單射流水表機(jī)體頂視平面圖；圖2是由圖1箭頭A方向取的視圖，示出表的內(nèi)部；圖3是曲線圖，表示裝有兩個(gè)成180°角的放射肋條壓力盤的表(現(xiàn)有技術(shù))，相對(duì)三個(gè)給定流量的壓力盤圍繞XX′軸旋轉(zhuǎn)角對(duì)測(cè)量流量相對(duì)誤差的函數(shù)關(guān)系；圖4是曲線圖，表示裝有4個(gè)相隔90°的放射肋條壓力盤的表，相對(duì)三個(gè)給定流量的壓力盤圍繞XX′軸旋轉(zhuǎn)角對(duì)測(cè)量流量相對(duì)誤差的函數(shù)關(guān)系；圖5是曲線圖，表示在圖1和圖2示出的本發(fā)明實(shí)施例，相對(duì)三個(gè)給定流量的壓力盤圍繞XX′軸旋轉(zhuǎn)角對(duì)測(cè)量流量相對(duì)誤差的函數(shù)關(guān)系。
圖1和2示出根據(jù)本發(fā)明的單射流水表機(jī)體總成。機(jī)體包括一圍繞軸線XX′圓形對(duì)稱的筒10。筒10限定一減小直徑的下圓柱部分12，和一個(gè)與它在一起的被稱為累計(jì)器的較大直徑的上部分18。下圓柱部分12被一構(gòu)成第一端壁的底部14和一側(cè)壁16限定，第一端壁與軸線XX′垂直。
表體還包括注入管20，它與底部12連通；和一排出管22，排出管22同樣與底部12連通。
如圖2所示，注入管20和排出管22與軸線YY′傾斜，軸線YY′與XX′是垂直的。注入管20和排出管22相對(duì)于包括軸線XX′的平面P是對(duì)稱的，軸線YY′垂直于所述平面P。因此，水流穿入到底部12，沿圓柱部分12的圓截面的切向離開(kāi)所述部分。
底部12構(gòu)成表的測(cè)量腔，在腔中安裝渦輪24。渦輪具有一轂盤26和多個(gè)固定到所述轂盤上的直葉片28，葉片規(guī)則地相互間隔開(kāi)。兩個(gè)相鄰葉片28成β角。例如，有10個(gè)葉片，β角等于36°。
上部18或累加器的作用是容納記錄器和顯示裝置，這些裝置在圖1和2中未示出。從圖2可見(jiàn)，底部和頂部12和18由與第一端壁14(底)相對(duì)的第二端壁30水密封地分開(kāi)，第二端壁30也垂直于軸線XX′。這第二端壁被稱為壓力盤。
轂盤26具有分別相對(duì)第一和第二端壁14和30的第一和第二端面26a和26b。第一端面26a固定沿表筒軸線XX′設(shè)置的樞軸32。在第一端壁14上裝有軸承材料(在圖2中未示出)，該軸承材料適宜于與樞軸32的尖部合作。因此該軸承材料成為渦輪的軸向底部檔塊或支座。
在圖2示意地示出磁傳動(dòng)系統(tǒng)，它包括兩部件，第一部件34裝在轂盤26的第二端面26b上，面向壓力盤30的中心部分36。中心部分36與軸線XX′對(duì)準(zhǔn)。
磁傳動(dòng)系統(tǒng)33的第二部分38沿軸線XX′位于壓力盤30中心部分36的上面，在圖中部分示出。
整個(gè)表的工作由下面介紹可以理解注入管20與水的上游進(jìn)口管連接，使水流穿入到測(cè)量腔12。在測(cè)量腔12中，水的射流使渦輪24旋轉(zhuǎn)，然后水流經(jīng)排出管22離開(kāi)。渦輪的旋轉(zhuǎn)速度與水流速成正比例。通過(guò)磁傳動(dòng)系統(tǒng)33渦輪24驅(qū)動(dòng)累計(jì)器18，累計(jì)器記錄和顯示通過(guò)測(cè)量腔12的水流量。
現(xiàn)返回到位于測(cè)量腔12上并將測(cè)量腔與累計(jì)器18分開(kāi)的壓力盤30，可以見(jiàn)到，所述盤30的下表面30a裝有由所述下表面向測(cè)量腔12突出的n根放射狀肋條40。放射狀肋條40的數(shù)目n是偶數(shù)，最小等于4。
根據(jù)上述實(shí)施例，n等于4。
放射狀肋條相等地分布在兩組中，每組位于下盤面30a的一個(gè)半圓中。如圖1所示，相同組的兩個(gè)相鄰肋條成α角，它大約等于54°。
作為一個(gè)例子，每個(gè)肋條有3.1mm高度和3.5mm寬度，葉片有12mm高度。
更為普遍地，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，為了提高表的靈敏度，同時(shí)保持在表制造組裝后能夠在需要時(shí)調(diào)節(jié)表的誤差曲線，α角應(yīng)按下式?jīng)Q定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°這里I是整數(shù)值。
一旦渦輪的結(jié)構(gòu)被確定，即β角具有固定值，理論上對(duì)不同的肋條數(shù)n，可以選擇幾個(gè)α角的值。
例如當(dāng)β＝36°，能得到對(duì)n＝4α＝(I+1/2)β并且α＜90°I＝0 α＝18°I＝1 α＝54°整數(shù)I的其他值使α角大于等于90°。
對(duì)n＝6 α＝(I+1/3)β/2并且α＜45°
I＝0α＝6°I＝1α＝24°I＝2α＝42°整數(shù)I的其他值使α角大于45°。
對(duì)n＝8 α＝(I+1/4)β/3 并且α＜30°I＝0α＝3°I＝1α＝15°I＝2α＝27°整數(shù)I的其他值使α角大于30°。
上述當(dāng)n＝8時(shí)，因?yàn)闉榱吮ＷC足夠的機(jī)械強(qiáng)度，肋條必需具有一定寬度，在壓力盤面30a的半圓上設(shè)置4根金屬放射肋條在技術(shù)上是困難的。
而且，這也可能導(dǎo)致失去對(duì)表的誤差曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)的可能性。
從上面列舉的值中可以清楚地看到，因?yàn)榻饘倮邨l的寬度，采用小的α角，如3°、6°、15°和18°是困難的。但是，如果肋條是由可以確保足夠機(jī)械強(qiáng)度的材料制造，可以具有薄肋條，小的α角，如15°、18°可產(chǎn)生良好效果。
例如，用4個(gè)肋條α角大約等于54°可以獲得良好結(jié)果，但是，不排除用其他數(shù)目的肋條，其他計(jì)算出的值。
另外，應(yīng)看到，對(duì)于計(jì)算的α角的值，如α＝54°，“大約”一詞的含意是在α值±5％的度數(shù)范圍之內(nèi)，調(diào)節(jié)效果和靈敏度均可達(dá)到良好效果。
當(dāng)渦輪24的葉片28經(jīng)過(guò)一個(gè)肋條，液流可占有的橫截面減小。使得液流具有一個(gè)比葉片高的速度，所述液流將在通過(guò)葉片時(shí)把能量傳給渦輪，渦輪會(huì)被加速。上面列出的公式保證兩個(gè)葉片不在同時(shí)經(jīng)過(guò)肋條，并且，液流以同一頻率傳給渦輪葉片能量脈沖。事實(shí)上，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，同時(shí)減小水流的兩個(gè)橫截面具有很小的效果。因此，液流的能量被本發(fā)明較好地利用，改善了靈敏度。
還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肋條數(shù)目增加，或葉片數(shù)目減小時(shí)，渦輪則以較小速度旋轉(zhuǎn)，這保證了在液流與渦輪之間的速度差增加，從而使由液流向渦輪的能量傳送更有效和靈敏度更好。
因此，當(dāng)肋條數(shù)目等于4，β角值等于45°，相當(dāng)于8個(gè)葉片渦輪時(shí)，為了達(dá)到本發(fā)明的目的，可以選擇α大約為67.5°(I＝1)。
圖3和圖5的曲線表示出，一定結(jié)構(gòu)的單射流水表，相對(duì)于預(yù)定的流量值，壓力盤圍繞XX′軸旋轉(zhuǎn)角對(duì)測(cè)量流量相對(duì)誤差的函數(shù)關(guān)系。
每個(gè)圖包括三個(gè)曲線每一曲線與一不同的流量相對(duì)應(yīng)Qmin是最小流量(30升/時(shí))，Qt是容許誤差發(fā)生變化的過(guò)渡流量(120升/時(shí))，Qmax是最大流量(3000升/時(shí))。如圖3所示，第一曲線是對(duì)裝有2個(gè)放射狀肋條壓力盤的表得到的，兩個(gè)肋條成180°角(現(xiàn)有技術(shù))。
在圖4中的曲線是對(duì)裝有4個(gè)放射狀肋條壓力盤的表得到的，所述四個(gè)肋條沿半徑成90°配置。
圖5中的曲線相應(yīng)于本發(fā)明上述實(shí)施例的表表安裝有四個(gè)放射狀肋條壓力盤，同一組的相鄰肋條成54°。
圖3曲線表示可以對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的表進(jìn)行調(diào)節(jié)，即移動(dòng)對(duì)三個(gè)不同流量Qmin、Qt、Qmax得到的誤差，使它們分別進(jìn)入到由兩平行線+5％和-5％所示的誤差范圍內(nèi)。在角度120°以上，三個(gè)曲線都被移動(dòng)在誤差范圍內(nèi)，并且在大的調(diào)節(jié)角度上具有大約相同的傾斜梯度。應(yīng)看到，當(dāng)三個(gè)曲線匯合或嚴(yán)格平行并且對(duì)于一個(gè)大調(diào)節(jié)角不太陡時(shí)獲得理想的表。但是，圖3的三條曲線是陡的并不嚴(yán)格平行(或不是彼此很靠近)。
這個(gè)曲線表露出，現(xiàn)有技術(shù)的表在低流量具有不太好的靈敏度。
如圖4所示，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，增加肋條數(shù)目提高了在低流量時(shí)的表的靈敏度。
但是，這樣安裝的表僅能在30°和50°之間調(diào)節(jié)誤差曲線。即具有小的調(diào)節(jié)角，調(diào)節(jié)效果不充分(三曲線不是很彼此靠近或嚴(yán)格平行)在圖5可清楚見(jiàn)到，可獲得60°-130°大的調(diào)節(jié)范圍(三條曲線傾向于匯合，且不陡)，并且在低流量(Qmin)有很好的靈敏度。
在一個(gè)沒(méi)有圖示出的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，表可以是濕式的，轂盤26由一軸延伸，該軸通過(guò)一個(gè)孔穿過(guò)第二端壁。軸端帶齒與累計(jì)器入口嚙合。
根據(jù)本發(fā)明，可以用相應(yīng)于夾角為45°，8葉片的另一種結(jié)構(gòu)渦輪，例如，設(shè)計(jì)具有6根肋條的壓力盤，在一組中有三根肋條，同一組中相鄰兩肋條大約成30°(I＝1)。
根據(jù)本發(fā)明，還可以用相應(yīng)于夾角為30°，12葉片的另一種結(jié)構(gòu)渦輪，例如，設(shè)計(jì)具有4根肋條的壓力盤，在一組中有兩根肋條，同一組中相鄰兩肋條大約成45°(I＝1)。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，也可以，例如，對(duì)12葉片的渦輪用6根肋條壓力盤，在其中三根肋條一組，在同一組中相鄰肋條成大約35°(I＝2)。
在上面提到的例子中，“大約”一詞的含意是α角的度數(shù)可在計(jì)算的α角度數(shù)的+5％到-5％的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單射流液體計(jì)量表(10)，包括一測(cè)量腔(12)，具有垂直于所述測(cè)量腔軸線并彼此相對(duì)的第一和第二端壁(14，30)；一注入管(20)和一排出管(22)，它們與所述測(cè)量腔(12)連通；一渦輪(24)，具有多個(gè)葉片(28)，兩相鄰葉片成β角；至少一端壁(30)是由在一個(gè)面(30a)上安裝的有向所述測(cè)量腔突出的n根放射狀肋條(40)的盤構(gòu)成；所述計(jì)量表的特征在于n是至少等于4的偶數(shù)，所述放射狀肋條(40)相等地分配在兩組中，每一組放射狀肋條相應(yīng)于所述盤面(30a)的半個(gè)圓，并且在同一組中兩相鄰肋條成α角，α角的度數(shù)由以下關(guān)系決定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°I是大于或等于零的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)量表，其特征在于n等于4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的計(jì)量表，其特征在于當(dāng)β大約等于30°、36°或45°時(shí)，I小于3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的計(jì)量表，其特征在于I等于1，并且α大約等于54°，即α角度在所述α值的+5％到-5％的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)量表，其特征在于n等于6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)量表，其特征在于n等于8。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6的計(jì)量表，其特征在于當(dāng)β大約等于30°、36°或45°時(shí)，I大于零。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一個(gè)的計(jì)量表，其特征在于所述計(jì)量表還包括一安裝在靠近所述測(cè)量腔(12)第二端壁(30)的累計(jì)器(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的計(jì)量表，其特征在于由安裝n根在測(cè)量腔(12)突出的放射狀肋條(40)的盤構(gòu)成的端壁是第二端壁(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的計(jì)量表，其特征在于由安裝n根在測(cè)量腔(12)突出的放射狀肋條(40)的盤構(gòu)成的唯一的一個(gè)端壁是第一端壁(14)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種單射流液體計(jì)量表10,包括:一個(gè)測(cè)量腔12,它與注入管20相連;一個(gè)排出管22;一個(gè)渦輪24,它具有多個(gè)葉片28,其兩相鄰葉片以β角設(shè)置;測(cè)量腔具有兩個(gè)端壁14,30,它們相互面對(duì)并與所述腔的軸線垂直。其一個(gè)端壁具有一塊設(shè)有偶數(shù)肋條的板,肋條數(shù)目n大于四,并向腔12內(nèi)突出,均分為兩組,同一組內(nèi)兩相鄰肋條之間以α角設(shè)置,α由以下條件決定:α=(I+2/n)β/(n/2－1)和(n/2－1)α< 90°,其中I是大于等于零的整數(shù)。
文檔編號(hào)G01F1/05GK1173221SQ95197337
公開(kāi)日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1995年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月20日
發(fā)明者奧拉夫·馮伯特拉伯 申請(qǐng)人:施藍(lán)姆伯工業(yè)公司