容积式流量计原理.doc

容积式流量计原理容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积。所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的“计量空间”或“计量室”。这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成。容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差。流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下特产生旋转，并将流体由入口排向出口。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数。就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。设流量计计量空间体积为v(m3)，一定时间内转子转动次数为N，则在该时间内流过的流体体积为V=Nv(2-1)再设仪表的齿轮比常数为a，a的值由传递转子转动的齿轮组的齿轮比和仪表指针转动一周的刻度值所确定。若仪表指示值为I，它与转子转动次数N的关系为I=aN(2-2)由式(2—1)和(2-2)可得在一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系V=(v/a)I(2-3)容积式流量计的结构为了适应生产中对流量测量的各种不同介质和不同工作条件的要求，产生了各种不同型式的容积式流量计。其中比较常见的有齿轮型、刮板型和旋转活塞型等三种型式，现分别介绍如下。一齿轮型容积式流量计这种流量计的壳体内装有两个转子，直接或间接地相互啮合，在流量计进口与出口之间的压差作用下产生转动。通过齿轮的旋转，不断地将充满在齿轮与壳体之间的“计量空间”中的流体排出。通过测量齿轮转动次数，可得到通过流量计的流体量。图2—1中示出是椭圆齿轮型容积流量计(也称奥巴尔容积流量计)的示意图图2-1椭圆齿轮流量计工作示意图由图可见，该流量计由两椭圆齿轮相互啮合进行工作，其工作过程简述如下：图中P1表示流量计进口流体压力;表示出口流体压力，显然压力P1大于P2。在图2—1(a)中，下面转子虽然受到流体的压差作用，但不产生旋转力矩，而上面齿轮在两例差压作用下产生旋转力矩而转动。由于两个齿轮互相啮合，故各自以O1，O2为轴心按箭头方向旋转，同时齿轮O1将半月形计量空间的流体排向出口。在图2—1(a)状态时，上齿轮为主动轮，下齿轮为从动轮。在图2-1(b)位置时，两个齿轮均在流体差压作用下产生旋转力矩，并在该力矩作用下沿箭头方向旋转，转变到图2—1(c)所示的位置。这时齿轮位置与图2—1(a)相反，下齿轮为主动轮，上齿轮为从动轮。下齿轮在进出口流体差压作用下旋转，又一次将它与壳体之间的半月型“计量空间”中的流体排出。如此连续不断运动，椭圆齿轮每转一周，就排出四份“计量空间”流体体积。因此，只要读出齿轮的转数，就可以计算出排出的液体量。参考图2-2，可计算出排出的流体总量为V=4nv=2n(R2-ab)(2-4)式中n——齿轮的转动次数;a，b——椭圆齿轮的长半袖，短半铀;——椭圆齿轮的厚度。另一种齿轮型容积式流量计是腰轮容积流量计，也称罗茨型容积流量计。这种流量计的工作原理和工作过程与椭圆齿轮型基本相同，同样是依靠进，出口流体压力差产生运动，每旋转一周排出四份“计量空间”的流体体积量。所不同的是在腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过按装在壳体外的传动齿轮组进行传动。上述两种转子型式的容积流量计，可用于各种液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测量。在高压力、大流量的气体流量测量中，这类流量计也有应用。由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质通过流量计。二刮板式容积流量计刮板式流量计也是一种较常见的容积式流量计。在这种流量计的转子上装有两对可以径向内外滑动的刮板，转子在流量计进、出口差压作用下转动，每转动一周排出四份“计量空间”的流体体积。与前一类流量计相同，只要测出转动次数，就可以计算出排出流体的体积量。较常见的凸轮式刮板流量计结构如图2—4所示。图中壳体的内腔是一圆形空筒，转子也是一个空心圆筒形物体，径向有一定宽度，径向在各为90°的位置开四个槽，刮板可以槽内自由滑动。四块刮板由两根连杆连结，相互垂直，在空间交叉。在每一刮板的一端装有一小滚珠，四个滚珠均在一固定的凸轮上滚动使刮板时仲时缩。当相邻两刮板均伸出至壳体内壁时，就形成—计量空间的标准体积。刮板在计量区段运动时，只随转子旋转而不滑动，以保证其标准容积恒定。当离开计量区段时，刮板缩入槽内，流体从出口排出。同时，后一刮板又与其另一相邻刮板形成第二个“计量空间”，同样动作。转子运动一周，排出四份“计量空间”体积的流体。在刮板式容积流量计中，还有所谓旋转阀式刮板流量计，它的工作原理与凸轮式相似，但结构不同，这里就不详细叙述了。三旋转活塞式容积流量计旋转活塞式(也称为摆动活塞式)容积流量计的结构与工