9所示，凸轮4.1沿周面开有环形凹槽，导杆9底部的球体嵌入环形凹槽内，凸轮4.1与导杆9连接处位于阀芯3的中心。由此，在流体流量测量机构在涡轮转动的同时，凸轮也随着转动，凸轮推动底端嵌在其内部的导杆做上下直线运动。
[0041]如图3所示，流体流量测量机构在涡轮转动的同时，凸轮也随着转动，凸轮推动底端嵌在其内部的导杆做上下直线运动，如图8所示，凸轮4.1的短导程L1S 0.5-0.8倍的短径d，长导程L2为1.0-2.5倍的短径d。球阀阀芯在旋转任意角度的情况下，导杆轴线、凸轮轴线和阀杆轴线总在同一垂直直线上。凸轮设有凹槽，当凸轮转动时，导杆底端的球体能够很好地嵌在凸轮内部，且随着凸轮的转动做上下直线运动。
[0042]如图6所示，优选的整流器4.4上开有间隔均布的正六边形孔，在正六边形孔与整流器4.4内外边缘的间隙处开有间隔均布的圆孔，相邻的正六边形孔之间距离为其内切圆直径D的0.5—1.5倍，圆孔直径为正六边形孔内切圆直径D的0.5—0.8倍，整流器4.4的厚度为正六边形孔内切圆直径D的2—4倍。对于小流量来说，本发明整流器有较好的整流效果，整流器的圆周设有凸块，可以很好的卡在阀芯内部而不会发生转动。
[0043]如图10和图11所示，优选的涡轮4.4的叶片为旋转型叶片，叶片数η为6—12个，叶片旋转角度β为30—60度，流体冲击叶片推动涡轮旋转时，流体流量和涡轮的转数之间有较好的正比关系。
[0044]如图12所示，本发明的弹性嵌套3.3为卡簧结构，其开口角度Θ为30一45度，有较好的弹性性能。
[0045]凸轮4.1为盘形凸轮结构。
[0046]本发明的球阀阀芯在旋转任意角度的情况下，导杆轴线、凸轮轴线和阀杆轴线总在同一垂直直线上；凸轮设有凹槽，当凸轮转动时，导杆底端的球体能够很好地嵌在凸轮内部，且随着凸轮的转动做上下直线运动。对于小流量来说该整流器有更好的整流效果，整流器的圆周设有凸台，可以很好的卡在阀芯内部而不会发生转动。
[0047]另外，采用的涡轮叶片有一定的旋转角度，当流体流过时，流体的流量跟涡轮的转数有较准确的比值关系。由于流经阀芯内部流体的流量和阀芯内部涡轮的转数成正比，涡轮的旋转又可以通过凸轮导杆机构使导杆做上下直线运动，计数器得到导杆的运动次数，流经阀芯内部流体的流量也与导杆上下运动的次数成正比，信号处理器根据计数器的数值得出流经阀芯内部流体的流量。由此可根据实时流量值即可按照实际需求将球阀调到所需要的开度。
[0048]本发明的工作过程和原理是:
驱动机构通过阀杆带动阀芯转动，球阀打开后，流体由阀芯的进口处流入，经过经过整流器到达球阀阀芯内部，再经过整流器流出。当流体流经阀芯内部时，流体冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。由于凸轮和涡轮安装在同一根轴上，涡轮旋转带动凸轮运动，凸轮推动导杆做上下直线运动；信号发射器发射出激光信号打在接收器上，当阀杆上升，遮挡住激光信号时，接收器接收不到信号，此时计数器计数一次，信号处理器根据计数器的数值，得到流量值。
[0049]实施例的整流器采用如图6所示的结构，有众多间隔均布的正六边形孔，在正六边形孔与整流器内外边缘的间隙处开有间隔均布的圆孔，即使是在小流量的情况下也有很好的整流作用。
[0050]由于导杆轴线、凸轮轴线和阀杆轴线在同一垂直直线上，当球阀旋转任意角度时，该装置都能很好的将涡轮的转数转换成导杆上下运动的次数。凸轮内部设有凹槽，当凸轮运动时，导杆底部的球体能够很好地嵌在凸轮内部，且随着凸轮的转动做上下直线运动。
[0051]本发明旨在将球阀和涡轮流量较好地结合，提高球阀的功能多样性；充分利用经过涡轮流量计内部的流体流量与涡轮转数成正比的原理以及凸轮导杆机构，实现了新型的计量球阀。本发明提高了球阀的功能多样性，适应多种场合对流体的控制及流量的测量，具有突出显著的技术效果。
【主权项】
1.一种新型计量球阀，其特征在于:包括驱动机构(I)、阀体(2)、阀芯(3)、流体流量测量机构(4 )和流量显示装置(5 );阀体(2 )内腔装有阀芯(3 )，阀杆(6 )底部与阀芯(3 )顶部固定连接，阀杆(6 )顶部穿出阀体(2 )与驱动机构(I)固定连接，驱动机构(I)经阀杆(6 )带动阀芯(3)同步转动，阀芯(3)底部中心装有用于轴向固定的支撑轴(8)，支撑轴(8)安装在阀体(2)内；阀芯(3)中心开有水平通孔，水平通孔的两侧分别与阀体(2)的进口与出口相通；阀芯(3)内部装有用于检测流体流量的流体流量测量机构(4)，导杆(9)底部与流体流量测量机构(4)连接，导杆(9)顶部穿过阀芯(3)和阀杆(6)后伸出，导杆(9)顶部上方设有流量显示装置(5)。
2.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的流体流量测量机构(4)包括涡轮(4.3)、凸轮(4.1)和两个整流器(4.4)，阀芯(3)的水平通孔为阶梯孔结构，大端内装有两个整流器(4.4)、涡轮(4.3)和凸轮(4.1)，阶梯孔大端内开有弹性嵌套卡槽(3.1);涡轮(4.3)和凸轮(4.1)通过连接轴(4.2)同轴固定连接，连接轴(4.2)套在两个圆形的整流器(4.4)的中心之间，两个整流器安装在阀芯阶梯孔大端中，其中一个整流器(4.4)顶在阶梯孔台阶上，另一个整流器(4.4)通过弹性嵌套(3.3)轴向定位，弹性嵌套(3.3)嵌在弹性嵌套卡槽(3.1)中；导杆(9)底部与凸轮(4.1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的流量显示装置(5)为光电传感器，包括发射器、接收器、计数器和信号处理器；发射器和接收器位于导杆(9)顶部对称的两侧，发射器和接收器均与计数器连接，计数器与信号处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的导杆(9)与阀杆(6)内壁之间设有填料(7)。
5.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的阀杆(6)与阀体(2)之间装有用于密封的第一密封圈(2.1)，阀芯(3)靠近进口侧与阀体(2)内腔之间装有用于密封的第二密封圈(2.2)，阀芯(3)靠近出口侧与阀体(2)内腔之间装有阀座(2.4)和用于密封的第三密封圈(2.3)。
6.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的阀芯(3)阶梯孔大端内壁的上下处对称开有轴向条形槽，两个整流器(4.4)周面对称的两侧设有凸块，整流器(4.4)的凸块嵌入轴向条形槽中周向固定。
7.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的凸轮(4.1)沿周面开有环形凹槽，导杆(9)底部的球体嵌入环形凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的凸轮(4.1)的短导程LI为0.5—0.8倍的短径d，长导程L2为1.0—2.5倍的短径d。
9.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的整流器(4.4)上开有间隔均布的正六边形孔，在正六边形孔与整流器(4.4)内外边缘的间隙处开有间隔均布的圆孔，相邻的正六边形孔之间距离为其内切圆直径D的0.5-1.5倍，圆孔直径为正六边形孔内切圆直径D的0.5-0.8倍，整流器(4.4)的厚度为正六边形孔内切圆直径D的2—4倍。
10.根据权利要求1所述的一种新型计量球阀，其特征在于:所述的涡轮(4.4)的叶片为旋转型叶片，叶片数η为6— 12个，叶片旋转角度β为30— 60度。
【专利摘要】本发明公开了一种新型计量球阀。阀体内腔装有阀芯，阀杆底部与阀芯顶部固定连接，阀杆顶部穿出阀体与驱动机构固定连接，驱动机构经阀杆带动阀芯同步转动，阀芯底部中心装有用于轴向固定的支撑轴，支撑轴安装在阀体内；阀芯中心开有水平通孔，其两侧与阀体的进口与出口相通；阀芯内部装有用于检测流体流量的流体流量测量机构，导杆底部与流体流量测量机构连接，导杆顶部穿过阀芯和阀杆后伸出，导杆顶部上方设有流量显示装置。本发明很好的在球阀内部安装了流体流量测量机构，对于小流量流体有较好的整流效果，可以较好地测出流量值，有效地降低了阀门和流量计分开安装时的安装精度误差，节约了生产成本，提高了球阀的功能多样性。
【IPC分类】F16K37-00, F16K5-08
【公开号】CN104565521
【申请号】CN201510015775
【发明人】徐洪光, 林哲, 金英子, 崔宝玲
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日