CN101858760A - 螺翼式水流量计 - Google Patents

Abstract

一种螺翼式水流量计，包括具有水平水流通道的壳体、安装于壳体上方的计数机构、安装于壳体内的螺翼式机芯，其特征在于：所述螺翼式机芯包括支架以及位于支架内、沿水流方向依次安装的导流器和叶轮，并且在水流平衡作用下所述叶轮在支架与导流器之间可悬空旋转。利用这样的结构的流量计，可以减少叶轮旋转时所受到的摩擦力，更加提高了该流量计的测量精度，并且保留了螺翼式水表的传统特点，不但安装、使用、维修方便，成本也较低，更利于企业生产和加工。

Description

螺翼式水流量计

技术领域

本发明涉及一种水流量计，特别是涉及一种螺翼式水流量计。

背景技术

水计量装置是一种计量用户使用的水数量的计量器，特别是大口径水表，主要用于自来水供水行业及各类用水单位对流经大口径管网系统自来水累计流量的计量，对于供、用水单位监测水系统运转、防止水损、合理调配使用水资源进行成本核算等方面起到重要的作用。发展至今大口径水计量装置已经有很多种类，比如基于电磁原理的电磁流量计，基于超声波原理的超声波流量计，以及大口径螺翼水表。

电磁流量计的测量通道为光滑直管，不会阻塞，适用于测量固定颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等，并且不产生流量检测所造成的压力损失，能测的流量范围大并且可应用于腐蚀性流体，但是其不能测量电导率很低的液体，比如石油制品、气体、蒸汽和含有较大气泡的液体，并且不能用于高温度的场合，制造价格也很高。

超声波流量计可做非接触式测量，无流动阻挠测量，无压力损失，可测量非导电性液体，但是超声波流量计也存在有一些缺点，比如应用传播时间法的超声波流量计只能用于测量清洁液体和气体，应用多普勒法的超声波流量计只能用于测量含有一定悬浮颗粒和气泡的液体并且精度不高，而且超声波流量计造价也较高。

大口径螺翼式流量计利用水流冲击叶轮旋转，在一定的流量范围内叶轮转数与水流量成正比的原理来测量水流的体积，其优点是安装使用方便，螺翼可拆式水表维修时只需要更换机芯，流通能力大，压力损失小，结构紧凑，使用寿命长，其缺点是计量精度较低，抗扰动能力也较低。如中国专利CN2442236Y所公开的“水平螺翼可拆式水表”，该水表包括壳体、计数器、螺翼式机芯，机芯内的叶轮将水流量相对应的转动速度通过斜齿轮传动到计数器，从而显示水的流量，机芯还包括有调节水流的调节器。但是这样的螺翼可拆式水表其叶轮的转动容易受到外界水压力和安装精度的影响，因此该水表的抗干扰能力较低，精度也较低，在计量等级上无法跟其他大口径水表相比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种计量精度较高的螺翼式水流量计，特别是涉及一种计量精度较高的水平螺翼式水流量计。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种螺翼式水流量计，包括具有水平水流通道的壳体、安装于壳体上方的计数机构、安装于壳体内的螺翼式机芯，其特征在于：所述螺翼式机芯包括支架以及位于支架内、沿水流方向依次安装的导流器和叶轮，并且在水流平衡作用下所述叶轮在所述支架与所述导流器之间悬空旋转。利用该结构的流量计，可以减少叶轮旋转时所受到的摩擦力，更加提高了该流量计的测量精度。

优选地，所述导流器前方中心轴处具有一独立圆球，所述圆球后侧的导流器上形成一圆孔，所述导流器从圆孔开始向着叶轮形成有一逐渐增大的空腔，并且所述圆球的中心轴处具有一轴连接至叶轮，所述叶轮的前方为一圆头，所述叶轮的后方连接至所述支架中心轴上的安装轴。

为了使导流器能够更加平稳地导流进入壳体的水流，所述导流器还具有一外侧环形面，所述导流器上具有在导流器在中心轴和外侧环形面之间呈散射状并且均匀分布的多片长整流筋和多片短整流筋，所述长整流筋与短整流筋的平面与水流平面平行，所述长整流筋和短整流筋的个数相同并且一一对应，每个对应的长整流筋与短整流筋之间具有夹角，所述长整流筋中的部分连接导流器前方的圆球。

优选地，长整流筋与短整流筋之间的夹角为8度，所述长整流筋与短整流筋各为6片。

为了使叶轮能够具有更强的强度，所述叶轮的外侧具有叶片，环绕该叶轮的圆头具有一加强筋，所述加强筋将所述叶片分割成靠近圆头侧短于外侧的形状。

并且所述叶轮后部具有传动机构将叶轮的转速传递至壳体上的计数机构。

优选地，所述传动机构为与所述叶轮连接的蜗杆以及与该蜗杆相配合的斜齿轮，以及一与该斜齿轮相配合的另一蜗杆，所述另一蜗杆连接至计数机构。

并且为了能够更好地密封支架与壳体，使水流仅从支架内部经过，所述支架与壳体相连接的侧面上具有密封槽供密封条装入。

与现有技术相比，本发明的优点在于不但提高了水表的计量水平和计量精度，并且保留了传统可拆式螺翼水表的特点，不但安装、使用、维修方便，成本也较低，更利于企业生产和加工。并且改善了导流器的结构，使导流器能够更加平稳地导流水流。

附图说明

图1为本发明实施例的螺翼式水流量计的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的螺翼式水流量计的剖视图。

图3为本发明实施例的螺翼式水流量计的立体剖视图。

图4为本发明实施例的螺翼式水流量计机芯的水流方向上的截面图。

图5为本发明实施例的螺翼式水流量计机芯的与图4相垂直方向上的截面图。

图6为本发明实施例的壳体的剖视图。

图7为本发明实施例的支架的立体示意图。

图8为本发明实施例的导流器的立体示意图。

图9为本发明实施例的叶轮的立体示意图。

图中具体标号如下：

1-壳体，2-计数机构，3-螺翼式机芯，4-支架，5-叶轮，6-导流器，7-传动机构，11-入水口，12-出水口，13-通孔，41-轴，42-整流片，43-密封槽，51-圆头，52-叶片，53-加强筋，54-安装孔，55-蜗杆，61-圆球，62-圆孔，63-短整流筋，64-长整流筋，65-安装轴，66-环形面，71-斜齿轮，72-蜗杆

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的螺翼式水流量计，如图1-3所示，主要包括壳体1，计数机构2，以及螺翼式机芯3，该壳体1为一圆筒形，其内具有水平通道，入水口11和出水口12分别位于该水平通道的左右两侧，壳体1的具体结构可参见图6、图2和图3，其上端具有通孔13可以安装计数机构2，壳体1内中间还安装有螺翼式机芯3。以下描述中，以入水口11的方向为前方，以出水口12的方向为后方，即以水流的流动方向来规定描述各个部件的前后顺序。

所述的机芯3包括支架4、叶轮5导流器6以及与叶轮5相连的传动机构7，所述传动机构7连接叶轮6与计数机构2，将叶轮5的转速传动至计数机构2进行流量的计算并且由计数机构2进行转换显示。支架4安装入壳体1的相对应的位置后，从进水口11方向至出水口12方向依次安装入导流器6和叶轮5，所述支架4、叶轮5以及导流器6的中心轴与壳体1中水流通道的中心轴一致。

支架4的结构如图7所示，其整体大致呈一圆筒形，侧面具有通孔，中间具有可以容置导流器6和叶轮5的中空空间，其后部，接近出水口12的位置设有一些整流片42，该整流片42在支架4的中心轴与外表面之间呈散射状均匀分布，支架4还具有一与支架4的中心轴一致的轴41，该轴41用于连接支架4前方的叶轮5。支架4的两侧与壳体1连接的面上还具有对称的密封槽43用于嵌入密封条，使支架4与壳体1之间进行更好地密封使水可以完全从支架4内部的机芯中通过、完全地作用于机芯中的叶轮5上，增加该流量计的测量精度。

叶轮5的立体结构可如图9所示，中间为一半圆球状的圆头51，圆头51的侧面具有围绕该圆头均匀分布并且旋转向外侧延伸的叶片52，圆头51围绕其周围还具有一圈加强筋53，该加强筋53将叶片52分割成外侧长、内侧靠近圆头51的位置短的形状，不但加强了叶片52的强度，防止叶片52在水流过急时产生损坏，同时将叶片52分割成外侧长内侧短是为了具有更好的力矩使水流带动叶轮5的旋转。叶轮5的圆头51中心还具有一与叶轮5中心轴一致的安装孔54，叶轮5的后方也具有与叶轮5中心轴位置一致的孔(图9中未示出)供壳体4上的轴41插入。叶轮5采用高强度低密度的工程塑料，并且叶片52和加强筋53的设计也使叶轮5的强度大大增加，增加流量计的使用寿命。

叶轮5的前方还装有导流器6，该导流器6如图8所示，导流器6大致为一圆环状部件，其外侧具有两个内、外环形面68、66，导流器5的前侧中心具有一独立圆球61，并且圆球61的后方形成有一圆孔62，从圆孔62开始形成逐渐增大的空腔，如图2剖视图所示。该逐渐扩大的空腔用于容置叶轮5前侧的圆头51，该导流器6从圆球61的中心轴处伸出有一安装轴65插入叶轮5前方的安装孔54内。因此，导流器6、叶轮5以及支架4保持中心轴一致地安装连接在一起。同时该叶轮5与导流器6上的安装轴65以及支架4上的轴41均不是固定安装，叶轮5上的后方的孔和前方的安装孔54与轴41以及安装轴65之间均具有间隙使叶轮5能够在安装轴65和轴41之间前后上下移动，并且该轴41以及安装轴65即是叶轮5的旋转中心轴。

导流器6还具有与水流方向平行并且在导流器6的中心轴和外侧环形面66之间呈散射状均匀分布的整流筋。该整流筋分为较短的整流筋63和较长的整流筋64，并且短整流筋63和长整流筋64均沿导流器6的圆环均匀分布，短整流筋63与长整流筋64的个数相同并且一一对应，每片整流筋的平面平行于水流平面，并且每个短整流筋63与长整流筋64之间均具有夹角为8度。如图8所示，所述的长整流筋64和短整流筋63均为6片，长整流筋64从导流器6的中心轴延伸至外侧环形面的内环形面68，短整流筋63从导流器6空腔的外表面延伸至外环形面66，并且长整流筋64中的其中均匀分布的三片连接固定导流器6前方的圆球61。通过这样设置的整流筋64能够更好地整流，使水流平稳地导至叶轮5。并且导流器6的上下两端分别具有向外展开并与水流方向垂直的端面67，该端面67上具有螺纹孔，用于与支架4进行安装固定。

水流从入水口11的方向流入壳体1内先经过圆球61后经过圆球61后方的圆孔62，该圆孔62后侧逐渐增大形成一空腔，因此水冲击圆球61后经过导流器6的圆孔62，在圆孔62处形成喷嘴，水在靠近导流器6的空腔壁处的流速为零，空腔中间流速最高，叶轮5的前方为一圆头51，因此就产生一种雷诺现象，圆头51就好像被水流怀抱而吸住，使圆头51能够因为水平衡效应稳定在中心的轴心线上，只是会随着水流的大小在导流器6的安装轴65与支架4的轴41之间前后移动。因为叶轮5与连接导流器6的安装轴65和支架4上的轴41之间均具有空隙，因此叶轮5在水流的作用下稳定在其中心轴上、并且其上的安装孔54和孔与前侧导流器6上的安装轴65、后侧的轴41之间不会直接接触，叶轮5的前后两端轴向径向上均没有接触产生的摩擦力，叶轮5可以完全在水流的作用下无摩擦地旋转，随着水流量的大小，叶轮5旋转速度越快，流量小其旋转速度慢，因此提高了该流量计的测量精度，也加长了该类型水流量计的使用寿命。导流器6外侧具有两圈不同的整流筋，使整流后的水流更加平稳地作用在叶轮5的叶片51上。并且导流器6的前方采用圆球61而不采用其他形式的部件是因为圆球6能够对水流进行更好地聚拢整流作用，更加有利于圆孔62处形成雷诺效应。当然本领域技术人员也应该了解到，只要采用水流平衡的原理，能使叶轮5在导流器6与支架4之间能够无摩擦地随着水流悬空旋转，就相应的可以提高该螺翼水表的计量精度，并不一定要采用上述结构的导流器与支架，上述的实施例只是本发明的优选方案，只要符合上述原理的实施方案均应当在本发明的保护范围内。

该水表的传动机构7，如图4、5所示，包括叶轮5后部装有的蜗杆55，以及与该蜗杆55相配合的斜齿轮71，与该斜齿轮71相配合的另一蜗杆72。该蜗杆55与斜齿轮71相配合将叶轮5的转速传动给蜗杆72，蜗杆72连接至计数机构2将该转速传至计数机构2从而转换成数字显示。一般的国内大口径水平螺翼可拆式水表的计量精度一般在R50(参照GB/T778-2007)，而磁流量计一般都在R250以上，使用本发明结构的螺翼式可拆式水表的计量范围可达到R400以上。因此采用该结构的螺翼式水流量计，不但结构简单、整流效果好，并且测量精度也相当高，达到了磁流量计的水平，并且保留了螺翼式水表的传统特点，不但安装、使用、维修方便，成本也较低，更利于企业生产和加工。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺翼式水流量计，包括具有水平水流通道的壳体(1)、安装于壳体(1)上方的计数机构(2)、安装于壳体(1)内的螺翼式机芯(3)，其特征在于：所述螺翼式机芯(3)包括支架(4)以及位于支架(4)内、沿水流方向依次安装的导流器(6)和叶轮(5)，并且在水流平衡作用下所述叶轮(5)在所述支架(4)与所述导流器(6)之间悬空旋转。

2.如权利要求1所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述导流器(6)前方中心轴处具有一独立圆球(61)，所述圆球(61)后侧的导流器(6)上形成一圆孔(62)，所述导流器(6)从圆孔(62)开始向着叶轮(5)形成有一逐渐增大的空腔，并且所述圆球(61)的中心轴处具有一轴(41)连接至叶轮(5)，所述叶轮(5)的前方为一圆头(51)，所述叶轮(5)的后方连接至所述支架(4)中心轴上的安装轴(65)。

3.如权利要求2所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述导流器(6)还具有一外侧环形面(66)，所述导流器(6)上具有在导流器(6)在中心轴和外侧环形面(66)之间呈散射状并且均匀分布的多片长整流筋(64)和多片短整流筋(63)，所述长整流筋(64)与短整流筋(63)的平面与水流平面平行，所述长整流筋(64)和短整流筋(63)的个数相同并且一一对应，每个对应的长整流筋(64)与短整流筋(63)之间具有夹角，所述长整流筋(64)中的部分连接导流器(6)前方的圆球(61)。

4.如权利要求3所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述夹角为8度，所述长整流筋(64)与短整流筋(63)各为6片。

5.如权利要求2所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述叶轮(5)的外侧具有叶片(52)，环绕该叶轮(5)的圆头(51)具有一加强筋(53)，所述加强筋(53)将所述叶片(52)分割成靠近圆头(51)侧短于外侧的形状。

6.如权利要求1所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述叶轮(5)后部具有传动机构(7)将叶轮(5)的转速传递至壳体(1)上的计数机构(2)。

7.如权利要求6所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述传动机构(7)为与叶轮(5)连接的蜗杆(55)以及与该蜗杆(55)相配合的斜齿轮(71)，以及一与该斜齿轮(71)相配合的另一蜗杆(72)，所述另一蜗杆(72)连接至计数机构(2)。

8.如权利要求1-7任一项所述的螺翼式水流量计，其特征在于：所述支架(4)与壳体(1)相连接的侧面上具有密封槽(43)供密封条装入。

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