叶轮装置及带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置.pdf

本发明提出一种叶轮装置及带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，包括外壳、前导流装置、叶轮、固定套组成和支架总成，其中前导流装置包括导流主体和导流凸缘，通过固定套固定在固定套和支架总成之间，所述叶轮包括叶轮叶片、叶轮中心，通过所述叶轮中心穿在支架总成所包括的轴上，其特征在于，其特征在于所述叶轮上密集设置有多个叶片，所述叶片呈倒梯形。与现有技术相比，可明显抑制分离涡的产生、降低压力损失；测量灵敏度提高，最低限度地减小了环形通道表面上由气流摩擦和涡流引起的损失。

1.  一种叶轮装置，包括叶片(31)、叶轮中心(32)，其特征在于所述叶轮(3)上密集设置有多个叶片(31)，所述叶片(31)呈倒梯形。

2.  如权利要求1所述的叶轮装置，其特征在于，所述中部(311)为倒梯形，靠近叶轮中心(32)一端为短边，远离叶轮中心(32)一端为长边。

3.  权利要求1所述的叶轮装置，其特征在于，所述叶片(31)与外壳(1)内壁的间隙小于或等于0.5毫米。

4.  一种带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，包括外壳(1)、前导流装置(2)、叶轮(3)、固定套(4)组成和支架总成(5)，其中前导流装置(2)包括导流主体(9)和导流凸缘(11)，通过固定套(4)固定在固定套(4)和支架总成(5)之间，所述叶轮(3)包括叶轮叶片(31)、叶轮中心(32)，通过所述叶轮中心(32)穿在支架总成(5)所包括的轴上，其特征在于，所述叶轮(3)上密集设置有多个叶片(31)，所述叶片(31)为倒梯形。

5.  如权利要求4所述的带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，其特征在于，所述叶片(31)与外壳(1)内壁的间隙小于或等于0.5毫米。

6.  如权利要求5所述的带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，其特征在于，所述前导流装置(2)包括导流主体(9)和导流凸缘(11)，所述导流主体(9)同轴设置一流线形导流凸缘(11)。

叶轮装置及带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置
                          技术领域
本发明涉及一种流体测量装置，特别是涉及一种涡轮式的气体流量测量装置。
                          背景技术
涡轮流量计是一种速度式流量计，其主要结构包括：外壳、前导流装置、叶轮、支架、脉冲信号发生器、脉冲接收器和积算仪。管道中被测流体经过前导流装置被加速，通过叶轮时，在气流的推动下，叶轮旋转，与叶轮同轴的脉冲信号发生器同时旋转，产生脉冲。由于叶轮转速与管道平均流速成正比，脉冲信号发生器也将产生一个与管道流速成正比的脉冲信号，脉冲信号接收器接收脉冲信号发生器产生的脉冲，经过积算仪通过特定的程序运算，最终得到我们所需参数，并在显示仪表上显示出来，显示参数包括瞬时流量和累积流量，最终达到计量的目的。涡轮流量计既可用于液体测量，也可用于气体流量测量，但是，对于两种类型的流体来说，由于流体的密度和动粘度不同，使得两种涡轮流量计存在着一些本质的不同。特别是对于被测流体为气体来说，由于它是可压缩流体，其密度随温度和压力变化而产生的变化很大，并且气体的密度一般较低，为了获得足够推动叶轮旋转的动能，只有减小气体流通截面积才能提高气体的流通速度，从而能够使被测气体能够产生足够的动能来驱动叶轮旋转。而减小气体流通截面积，同时获得稳定的流体流动状态，就需要一个前导流装置。
同领域的现有技术中，前导流装置的型式多种多样，使用最多的是锥形和半球加直管段形。这两种类型分别存在着一些缺点，而两这共同的缺点是：对流场中流体流动性质的破坏，从而导致了容易产生分离涡。
同时，作为涡轮流量计敏感组件的叶轮，其结构影响了旋转程度，而旋转程度又能直接反映出通过该涡轮流量计流体的量的多少，所以叶轮的设计直接影响到流量计性能的好坏和测量精度，现有技术中，涡轮流量计中的叶轮，其结构特征造成了叶栅重迭度小，造成了被测气体一定程度上的泄漏，影响测量结果。
                          发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，而提供一种叶轮装置及带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，通过设置具有密集分布的倒梯形叶片的叶轮，以达到准确测量气体流量的目的；同时，本发明还可通过该流量测量装置中设置流线型前导流装置实现降低压力的目的。
本发明提出一种叶轮装置，包括叶片31、叶轮中心32，其特征在于所述叶轮3上密集设置有多个叶片31，所述叶片31呈倒梯形，所述叶片31分为端部310、中部311和基部312，且三部分平滑连接。
本发明还提出一种带有该叶轮装置的涡轮气体流量测量装置，包括外壳1、前导流装置2、叶轮3、固定套4组成和支架总成5，其中前导流装置2包括导流主体9和导流凸缘11，通过固定套4固定在固定套4和支架总成5之间，所述叶轮3包括叶轮叶片31、叶轮中心32，通过所述叶轮中心32穿在支架总成5所包括的轴上，其特征在于，其特征在于所述叶轮3上密集设置有多个叶片31，所述叶片31呈倒梯形。
与现有技术相比，本发明可明显抑制分离涡的产生、并使主流速度分布合理，可在保证流动稳定性条件下显著降低压力损失，加强了前导流功能；同时，叶片的增加所带来的重叠度提高使得流量装置的测量灵敏度提高，以及起始流量降低；叶片与外壳内壁的间隙减小，最低限度地减小了环形通道表面上由气流摩擦和涡流引起的损失。
下面将结合实施例及参照附图对该发明的技术方案进行详细说明。
                         附图说明
图1是本发明优选实施例的涡轮式气体流量装置的剖面图；
图2A是本发明的前导流装置的主视图；
图2B是本发明的前导流装置的A-A向剖面图
图3A为本发明的叶轮的主视图；
图3B为本发明的叶轮的B-B向剖面图。
图3C为本发明的叶轮的叶片结构示意图。
                          具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是本发明优选实施例的涡轮式气体流量装置的剖面图，该装置主要由外壳1、前导流装置2、叶轮3、固定套4和支架总成5组成，其中前导流装置2通过固定套4固定于固定套4和支架总成5之间，；叶轮3穿在支架总成5所包括的轴上，并用固定销和限位套进行固定。
图2A是本发明的前导流装置的主视图，图2B是本发明的前导流装置的A-A向剖面图，前导流装置的导流主体9为圆形，其外圆尺寸和外壳1相配合，该导流主体9上均匀、对称地设置有多个凸出的导流肋10，且与该导流主体9为一体；贯穿于导流主体9之中的导流凸缘11呈流线形，且与导流主体9同轴。
作为本发明的另一关键部件叶轮，其具有以下特点：叶片重迭度增大，叶片形状呈倒梯形以及叶片与外壳筒壁地间隙减小。其中，叶片数目增多，目的在于增加叶片重迭度，应为较高的重迭度可提高流量计的灵敏性，和降低起始流量。但是单纯的重迭度增加会给测量带来两个缺陷：1)增加的叶片会使叶轮根部密度增加，从而使阻力损失增大；2)增加的叶片会同时带来叶片重量增大的问题，给叶轮转动的启动带来影响。本发明在增加叶片数量的同时，适当地减小了叶片根部宽度，使叶片形状为倒梯形，既可保证叶片顶部和根部的重迭度相同，另一方面又降低了死角区涡流的产生，减小了压力损失。
图3A为本发明的叶轮的主视图，图3B为本发明的叶轮的B-B向剖面图，其中叶轮3上密集地设置有多个叶片32，整个叶轮3通过所述叶轮中心32穿在支架总成5所包括的轴上。
图3C为本发明的叶轮的叶片示意图，叶片31的整体形状呈倒梯形，叶片31靠近叶轮中心32一边为短边，远离叶轮中心32一边为长边。叶片与外壳内壁的间隙尽量小，考虑到加工工艺，本发明将原间隙减小了0.2毫米，减小后的间隙小于或者等于0.5毫米。以便最低限度减小该环状通道表面上由气流摩擦和涡流引起的损失。
检验结果表明，采用本发明可达到：压力损失小于100毫米水柱；起步流量小于所规定额定流量的2％，基本误差在最大流量和0.2倍的最大流量之间小于±1％，重复性误差小于基本误差的1/3，以上各项指针均达到国内同类产品先进水平并高于行业标准要求。