专利名称：容积式刮板流量计的制作方法
技术领域：
本发明是一种容积式刮板流量计，特别涉及外壳内腔形面和计数器的改进。
现有的容积式刮板流量计大都由导流件、流量传感器、机械传动机构和机械计数器四大部分组成。
其壳体内腔结构有两种类型，一种是壳体内腔形面曲线是圆;另一种是非圆。对于后一种结构的壳体内腔形面曲线，目前，尚无确切的通用表达形态，因此，对于这类形面的设计与加工，难度较大，图样设计与加工质量均难以保证。由于，不能确保壳体内腔形面曲线的连续性，从而影响运动平稳性。而且不利于对这类产品的系列化生产。另外，这类产品容差调整是靠改变齿轮传动比的办法实现的，有的还设置不同的辅助调整装置，因此，装配和调整比较麻烦，要在现场调整和校验其仪表精度，就更为困难。
本发明的目的是提供一种其壳体内腔形面曲线具有优化数学模型，可用计算机和数控机床等先进手段进行准确设计与精密加工，能有效保证运动平稳性和可靠性，并且设置有能现场进行容差调整及精度修正的计数显示装置的高精度容积式刮板流量计。
本发明的技术方案是该流量计由导流件、流量传感器、脉冲信号发生器、智能流量显示仪四部分组成。流量传感器的壳体内腔曲面由两个同圆心但半径不同的圆柱面和两个特殊的几何形态的曲面组成，其中，内腔的小圆柱面和圆柱形转子的圆柱面同心且半径相同，内腔的大圆柱面与转子圆柱面以及两刮板侧面和两端盖面形成定容室，以圆柱形转子圆心(也即壳体内腔小圆柱面的圆心)为原点，以壳体纵向对称轴为Y轴，建立平面座标系，壳体内腔形面曲线的函数表达式为γ＝R0(0≤θ≤90°- (φ)/2 -α1)……(1)γ＝R0+K1〔θ-(90- (φ)/2 -α1)〕2(90°- (φ)/2 -α1≤θ≤90°-α)……(2)γ＝R-K2〔(90+ (φ)/2 -α2)-θ〕2(90°-α≤θ≤90°+ (φ)/2 -α)……(3)γ＝R (90+ (φ)/2 -α2≤θ≤180)……(4)其中
α1＝Sin-1(b)/(2Ro)α2＝Sin-1(b)/(2R)a=tan-1bRo2-(b2)2+R2-(b2)2]]>式中，R0为转子半径，R为定容室壳壁至轴心距离，b为刮板厚度，φ为两个特殊几何形面曲线的包角，其值在70°-90°为宜。R0、R、b均根据不同规格的流量计给定。型号规格一定时，R0、R、b、φ分别为给定数。
通过运动学和动力学理论分析，通过制成样机试验验证，壳体内腔形面曲线满足上述数学函数表达式的容积式刮板流量计，能满足以下特殊要求。
①壳体内腔形面曲线平滑，在边界位置，其切线连续;
②在任何位置，每对刮板与内腔面接触点距离相等，以保证运动平稳;
③壳体内腔对称Y轴分布，使进入壳体内腔后的流体在定容室前后过渡区的流态保持一致，增强运动平稳性。
另外，本发明的脉冲发信器为一个自锁型霍尔发信器，其结构根据自锁型霍尔器件的工作原理设计而成。在一个可随转子轴同步转动的感应圆盘上设置有均分某一半径为γ圆周的偶数个磁芯，这些磁芯极性S与N交替排列，有一处于静止状态的发信圆盘，在距离圆心γ处设置霍尔探头，感应圆盘与发信圆盘盘面互相平行，两者圆心处于同一轴线，感应圆盘可相对于发信圆盘作圆周运动。当它工作时，其输出信号处于两个自行锁定的开关状态。即当S极进入霍尔探头的作用距离，输出高电平，高电平一旦出现，就与S极无关。只有当N极进入霍尔探头的作用距离时，才出现低电平，同理，一旦低电平出现后就与N极无关。这样，发信器就不会因微小振动而改变其输出波形状态，影响其输出可靠性，保证计数的准确性。
本发明的智能流量显示仪是以单片机芯片为主体电路的数据处理装置，前述发信器脉冲信号输进该装置。它设置有仪表系数预置键、功能切换开关、复位键、液晶显示器。功能切换开关是一个四档位开关，直接与单片机相连，分别为累积计量、单次计量、脉冲计数、瞬时流量计算档。该装置的管理程序，采用汇编语言，固化在EPRON中，如将功能切换开关置于脉冲计数档位，便可进行现场容差调整，及仪表精度的修正，以保证计量的高精度。
从而实现了本发明的目的。
本发明的具体结构细节由附图给出。
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1的a-a剖面图;
图3为壳体内腔形面曲线示意图;
图4为脉冲信号发生器(C)的结构示意图;
图5为图4的E向视图。
如附图1、2所示，(A)为导流件，(B)为流量传感器，(C)为脉冲信号发生器，(D)为智能流量显示仪。流量传感器由壳体(1)、圆柱转子(2)、刮板(3)、弹簧(4)、连杆(5)组成，在所述圆柱形转子的圆周上有四个均布切槽，并有导向孔将切槽径向连通，通过置于导向孔中且能在该孔内滑动的连杆(5)及装于连杆顶端的弹簧(4)将刮板(3)装于切槽内，并保持刮板与壳体内腔面接触。所述壳体内腔的形面曲线(6)满足前述函数表达式①-④，并对称于Y轴。附图3给出了该形面曲线的形状。θ为(90°- (φ)/2 -α1)、(90°-α)、(90°+ (φ)/2 -α2)(270°- (φ)/2 +α2)、(270°+α)、(270°+ (φ)/2 +α)处分别为拐点。由附图1所示，当有两个刮板同时处在壳体内腔的半径为R的大圆柱面内时，该大圆柱形内壁与转子(2)外圆壁以及两刮板侧面，两端盖面形成的封密容室便为定容室(7)。本实用新型的导流件(A)与壳体(1)也可为一个整体。
附图4、5给出了本发明的脉冲信号发信器(C)的一个实施例。它由感应圆盘(9)、定盘(10)、发信圆盘(11)三大部分组成。感应圆盘(9)空套于定盘(10)内，可随转子轴同步转动，发信圆盘固定于定盘(10)上，发信圆盘(11)与感应圆盘(9)盘面相互平行。两者圆心处于同一轴线。在感应圆盘(9)的半径为γ的圆周上有均分圆周的偶数个通孔，可为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20个，每个通孔内装有磁芯(16)，其磁极S与N交替排列，在发信圆盘(11)上的同一直径上有2个通孔，其中心距盘心为γ，其内装有霍尔探头(12)、(13)，并分别有三芯屏蔽线(14)、(15)引出。(14)线输往智能流量显示仪(0)、(15)用作远传。所述的霍尔探头是将半导体器件中的芯片按照霍尔理论要求组装并接有施密特整形电路。三芯屏蔽线一芯为电源线，一芯为信号输出线，另一芯为地线。另外，该脉冲信号发信器设置了感应圆盘与发信圆盘相对静止时的互锁机构，即如图5所示，在垂直于前述两个霍尔探头所在直径的另一条直径上有两个通孔，其中心距盘心亦为γ，其内分别装有软铁芯(17)、(18)。
如图1、2所示。本发明的智能流量显示仪(D)装于导流件(A)之上，它是一个以单片机芯片为主体电路的数据处理及显示装置。其面板上设置了仪表系数预置键(19)、四档位功能切换开关(20)，分别为累积计量，单次计量、脉冲计数、瞬时流量计算四个档位，清零键(21)，液晶显示器(22)。
本发明的工作过程是流体经导流件(A)的入口进入壳体(1)的内腔后，驱动刮板，带动转子旋转，从而使进入壳体内腔中的流体从导流件(A)的出口端排出，转子每转一周，便有四倍定容室体积的流体排出。与此同时，感应圆盘(9)随同转子轴(8)旋转，其上的磁芯(16)将依次扫过处于固定状态的发信圆盘(11)上所设置的霍尔探头(12)、(13)和软铁芯(17)、(18)，屏蔽线(14)、(15)中输出芯线将输出一连串的脉冲方波，由于两霍尔探头处于发信盘上的同一直径上，且磁芯数为偶数，其分布均分圆周并N、S极交替排列，故两探头在同一时刻遇到的磁芯极性是相同的，所接收和输出的信号也完全相同。这两路信号均具有自锁作用，且互不干扰，一路输往智能流量显示仪作为现场显示，另一路作为远传或作他用，如输往中心控制室。
根据本发明制造的Dg50容积式刮板流量计(其壳体内腔形面曲线图样用Designer-V-X计算机进行设计，并用数控机床加工)，经试用计量精度优于0.2级，噪声小，运动平稳可靠。
权利要求
1.一种容积式刮板流量计，由导流件(A)、流量传感器(B)、脉冲信号发生器(C)、智能流量显示仪(D)四部分组成，所述流量传感器B包括壳体(1)、圆柱形转子(2)、刮板(3)、弹簧(4)、连杆(5)，本发明的特征在于所述壳体(1)的内腔曲面由两个半径不等的圆柱面和两个特殊的几何形态的曲面组成，组成内腔曲面的小圆柱面与转子(2)的圆柱面，同心且半径相等，大圆柱面与转子圆柱面、两刮板侧面以及两端盖面构成定容室，整个形面曲线(6)以Y轴对称，其函数表达式为γ=R0(0≤O≤90°- (Φ)/2 -α1)……(1)γ=R0+K1[θ-(90- (Φ)/2 -α1)]2(90°- (Φ)/2 -α1≤θ≤90°-α)……(2)γ=R-K2[(90+ (Φ)/2 -α2)-θ]2(90°-α≤θ≤90°+ (Φ)/2 -α)……(3)γ=R (90+ (Φ)/2 -α2≤θ≤180)……(4)其中
α1=Sin-1(b)/(2Ro)α2=Sin-1(b)/(2R)a=tan-1bRo2-(b2)2+R2-(b2)2]]>Ro与转子半径相同，R为定容室壳壁至轴心距离，b为刮板厚度，它们的值根据不同规格型号确定。
2.根据权利要求1所述的容积式刮板流量计，其特征在于前述的φ值为70°-90°。
3.根据权利要求2所述的容积式刮板流量计，其特征在于前述的导流件A和壳体(1)可以为一整体。
4.根据权利要求1、2、3所述的容积式刮板流量计，其特征在于所述脉冲信号发生器为一自锁型霍尔发信器，它由感应圆盘(9)、定盘(10)、发信圆盘(11)组成，感应圆盘(9)空套于定盘(10)内，发信圆盘(11)固定于定盘(10)上，且发信圆盘(11)与感应圆盘(9)盘面相互平行，其圆心处于同一轴线，在感应圆盘(9)的半径为γ的圆周上有均分圆周的偶数个通孔，每个通孔内装有磁芯(16)，其磁极S与N交替排列，在发信圆盘(11)上距盘心γ处开有通孔，其内装有霍尔探头。
5.根据权利要求4所述的容积式刮板流量计，其特征在于在发信圆盘(11)上的同一直径上有2个通孔，其中心距盘心为γ，其内装有霍尔探头(12)、(13)，并分别有三芯屏蔽线(14)、(15)引出，三芯屏蔽线(14)输往显示仪D，三芯屏蔽线(15)用作远传。
6.根据权利要求5所述的容积式刮板流量计，其特征在于在发信圆盘(11)上垂直于前述两个霍尔探头(12)、(13)所在直径的另一条直径上有两个通孔，其中心距盘心为γ，通孔装有软铁芯(17)、(18)。
7.根据权利要求6所述的容积式刮板流量计，其特征在于感应圆盘(9)上的偶数个通孔可为2、4、6、8、10、12、14、16、18、、20个。
8.根据权利要求7所述的容积式刮板流量计，其特征在于所述的智能流量显示仪(0)是以单片机芯片为主体电路的数据处理装置，该装置设置有仪表系数预置键(19)，功能切换开关(20)，复位键(21)、液晶显示器(22)，上述的功能切换开关(20)与单片机相连，它是一个四档位开关，分别为累积计量、单次计量、脉冲计数、瞬时流量计算器档。
全文摘要
一种容积式刮板流量计，特别适于成品油库轻质油品的在现计量。该流量计，由导流件(A)、流量传感器(B)、脉冲信号发生器(C)、智能流量显示仪(D)四部分组成。其突出特点是壳体内腔形而曲线具有优化数学模型，可用计算机和数控机床等先进手段进行准确设计和精密加工。另外，脉冲信号发生器(C)为一个自锁型霍尔发信器，能通过输出脉冲信号准确计算，加上智能流量显示仪(D)具有累积计量、单次计量、瞬时流量计算，脉冲计数四个功能，可实现现场容差调整及精度修正。具有精度高、运动平稳、噪声小等优点。
文档编号G01F11/10GK1058648SQ9010551
公开日1992年2月12日 申请日期1990年8月2日 优先权日1990年8月2日
发明者周罗生, 李瑛 申请人:中国石化销售公司株洲石油储存研究所