专利名称：具有提高灵敏度和调整效果的单射流液体计量表的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有单射流类型的液体计量表，特别是水表。
单射流液体计量表是众所周知的，它包括一测量腔，该腔具有与所述测量腔的轴线垂直的第一和第二端壁；与所述测量腔连通的一个注入管和一个排出管；以及一个涡轮，它具有多个叶片，安装在测量腔内。
从注入管进入的单射流进入到测量腔，使涡轮旋转。
这类计量表包括一个被称为累计器的上部，它计数、记录并显示使涡轮旋转的液体量。
累计器可通过机械传动直接与涡轮连接，或通过磁传动系统，或通过电物理学的装置间接连接。
这种计量表在低流量时常有不能令人满意的灵敏度。
因此，上述单射流液体计量表一般包括构成测量腔第一和第二端壁之一的压力盘，它常位于所述测量腔中最接近累计器的部分。压力盘上装有放射状的肋条，如成180°角的两根肋条。
这样的压力盘的目的旨在将误差曲线线性化到低流量。
实际上，当叶片经过肋条时，液流可以占有的截面减小，使得在单射流计量表中液流具有比被驱动的涡轮叶片大的速度，这确保一个冲力传到叶片上，涡轮因此加速。
而且，由于单射流液体计量表的制造过程，不可能使所有被制造计量表具有所有要求的特性，特别是误差曲线不总是完全处在允许的误差范围之内。但由于有这压力盘，这样的计量表可以通过围绕测量腔的轴线旋转所述压力盘一定角度加以调整。
这个旋转使误差曲线上下变化，因此可使其处在误差范围之内。
虽然装有两个肋条的计量表比无肋条的简单的计量表具有较高灵敏度，但这种表在低流量时仍有灵敏度不够的缺点。
本发明的目的是要提供一在低流量具有较高灵敏度的单射流液体计量表，而且仍可以调节所述计量表的误差曲线。
本发明提供的单射流液体计量表包括一测量腔，它有彼此相对的与所述测量腔轴线垂直的第一和第二端壁；一个注入管和一个排出管，它们与所述测量腔相通；一个涡轮，它具有多个叶片，两相邻叶片夹角为β角；至少一个端壁是由一个盘构成，它在其一面上装有n根向所述测量腔伸出的放射状肋条。该计量表的特征在于，n是至少等于4的偶数，所述放射状肋条相等地分布成两组，每一组放射状肋条相应于所述盘面的半个圆，同一组中相邻肋条成α角，α角由下列关系决定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°I是大于零或等于零的整数。
这些关系给出了，在仍对所述表的误差曲线可以进行调节的情况下，为提高表在低流量时的性能可选取的同一组中两相邻肋条之间的α角的值。
在一优选的实施例中，n等于4。
根据β角的值，特别是β等于30°、36°或45°，这分别相当于涡轮叶片数为12、10或8，整数值I小于3。
更为精确的说，I等于1，α角大约为54°，即在所述α角值的±5％范围内，这时相应于一个10叶片涡轮，β角为36°。
在另一实施例中，n等于6。
根据β角的值，特别是β等于30°、36°、45°，这分别相当于涡轮叶片数为12、10或8，整数值I大于零。
更为精确的说，I等于1，α角大约为30°，这时相应于一个8叶片涡轮，β角等于45°。
在另一实施例中，n等于8。
根据β角的值，特别是β等于30°、36°或45°，这分别相应于12、10或8个叶片涡轮，整数值I大于零。
为了保持表的误差曲线的可调节性，盘上最好有不多于8根的放射状肋条。
该表还包括一个与测量腔的第二端壁相邻安装的累计器。
根据本发明的一个优选实施例，安装有向测量腔伸出n根放射状肋条的盘构成的端壁是第二端壁。这个端壁也可以是与第二端壁相对的所述测量腔的第一端壁。
现参照下列附图，作为例子介绍本发明实施例，其中
图1是根据本发明实施例的单射流水表机体顶视平面图；图2是由图1箭头A方向取的视图，示出表的内部；图3是曲线图，表示装有两个成180°角的放射肋条压力盘的表(现有技术)，相对三个给定流量的压力盘围绕XX′轴旋转角对测量流量相对误差的函数关系；图4是曲线图，表示装有4个相隔90°的放射肋条压力盘的表，相对三个给定流量的压力盘围绕XX′轴旋转角对测量流量相对误差的函数关系；图5是曲线图，表示在图1和图2示出的本发明实施例，相对三个给定流量的压力盘围绕XX′轴旋转角对测量流量相对误差的函数关系。
图1和2示出根据本发明的单射流水表机体总成。机体包括一围绕轴线XX′圆形对称的筒10。筒10限定一减小直径的下圆柱部分12，和一个与它在一起的被称为累计器的较大直径的上部分18。下圆柱部分12被一构成第一端壁的底部14和一侧壁16限定，第一端壁与轴线XX′垂直。
表体还包括注入管20，它与底部12连通；和一排出管22，排出管22同样与底部12连通。
如图2所示，注入管20和排出管22与轴线YY′倾斜，轴线YY′与XX′是垂直的。注入管20和排出管22相对于包括轴线XX′的平面P是对称的，轴线YY′垂直于所述平面P。因此，水流穿入到底部12，沿圆柱部分12的圆截面的切向离开所述部分。
底部12构成表的测量腔，在腔中安装涡轮24。涡轮具有一毂盘26和多个固定到所述毂盘上的直叶片28，叶片规则地相互间隔开。两个相邻叶片28成β角。例如，有10个叶片，β角等于36°。
上部18或累加器的作用是容纳记录器和显示装置，这些装置在图1和2中未示出。从图2可见，底部和顶部12和18由与第一端壁14(底)相对的第二端壁30水密封地分开，第二端壁30也垂直于轴线XX′。这第二端壁被称为压力盘。
毂盘26具有分别相对第一和第二端壁14和30的第一和第二端面26a和26b。第一端面26a固定沿表筒轴线XX′设置的枢轴32。在第一端壁14上装有轴承材料(在图2中未示出)，该轴承材料适宜于与枢轴32的尖部合作。因此该轴承材料成为涡轮的轴向底部档块或支座。
在图2示意地示出磁传动系统，它包括两部件，第一部件34装在毂盘26的第二端面26b上，面向压力盘30的中心部分36。中心部分36与轴线XX′对准。
磁传动系统33的第二部分38沿轴线XX′位于压力盘30中心部分36的上面，在图中部分示出。
整个表的工作由下面介绍可以理解注入管20与水的上游进口管连接，使水流穿入到测量腔12。在测量腔12中，水的射流使涡轮24旋转，然后水流经排出管22离开。涡轮的旋转速度与水流速成正比例。通过磁传动系统33涡轮24驱动累计器18，累计器记录和显示通过测量腔12的水流量。
现返回到位于测量腔12上并将测量腔与累计器18分开的压力盘30，可以见到，所述盘30的下表面30a装有由所述下表面向测量腔12突出的n根放射状肋条40。放射状肋条40的数目n是偶数，最小等于4。
根据上述实施例，n等于4。
放射状肋条相等地分布在两组中，每组位于下盘面30a的一个半圆中。如图1所示，相同组的两个相邻肋条成α角，它大约等于54°。
作为一个例子，每个肋条有3.1mm高度和3.5mm宽度，叶片有12mm高度。
更为普遍地，本申请人发现，为了提高表的灵敏度，同时保持在表制造组装后能够在需要时调节表的误差曲线，α角应按下式决定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°这里I是整数值。
一旦涡轮的结构被确定，即β角具有固定值，理论上对不同的肋条数n，可以选择几个α角的值。
例如当β＝36°，能得到对n＝4α＝(I+1/2)β并且α＜90°I＝0 α＝18°I＝1 α＝54°整数I的其他值使α角大于等于90°。
对n＝6 α＝(I+1/3)β/2并且α＜45°
I＝0α＝6°I＝1α＝24°I＝2α＝42°整数I的其他值使α角大于45°。
对n＝8 α＝(I+1/4)β/3 并且α＜30°I＝0α＝3°I＝1α＝15°I＝2α＝27°整数I的其他值使α角大于30°。
上述当n＝8时，因为为了保证足够的机械强度，肋条必需具有一定宽度，在压力盘面30a的半圆上设置4根金属放射肋条在技术上是困难的。
而且，这也可能导致失去对表的误差曲线进行调节的可能性。
从上面列举的值中可以清楚地看到，因为金属肋条的宽度，采用小的α角，如3°、6°、15°和18°是困难的。但是，如果肋条是由可以确保足够机械强度的材料制造，可以具有薄肋条，小的α角，如15°、18°可产生良好效果。
例如，用4个肋条α角大约等于54°可以获得良好结果，但是，不排除用其他数目的肋条，其他计算出的值。
另外，应看到，对于计算的α角的值，如α＝54°，“大约”一词的含意是在α值±5％的度数范围之内，调节效果和灵敏度均可达到良好效果。
当涡轮24的叶片28经过一个肋条，液流可占有的横截面减小。使得液流具有一个比叶片高的速度，所述液流将在通过叶片时把能量传给涡轮，涡轮会被加速。上面列出的公式保证两个叶片不在同时经过肋条，并且，液流以同一频率传给涡轮叶片能量脉冲。事实上，本申请人发现，同时减小水流的两个横截面具有很小的效果。因此，液流的能量被本发明较好地利用，改善了灵敏度。
还发现，当肋条数目增加，或叶片数目减小时，涡轮则以较小速度旋转，这保证了在液流与涡轮之间的速度差增加，从而使由液流向涡轮的能量传送更有效和灵敏度更好。
因此，当肋条数目等于4，β角值等于45°，相当于8个叶片涡轮时，为了达到本发明的目的，可以选择α大约为67.5°(I＝1)。
图3和图5的曲线表示出，一定结构的单射流水表，相对于预定的流量值，压力盘围绕XX′轴旋转角对测量流量相对误差的函数关系。
每个图包括三个曲线每一曲线与一不同的流量相对应Qmin是最小流量(30升/时)，Qt是容许误差发生变化的过渡流量(120升/时)，Qmax是最大流量(3000升/时)。如图3所示，第一曲线是对装有2个放射状肋条压力盘的表得到的，两个肋条成180°角(现有技术)。
在图4中的曲线是对装有4个放射状肋条压力盘的表得到的，所述四个肋条沿半径成90°配置。
图5中的曲线相应于本发明上述实施例的表表安装有四个放射状肋条压力盘，同一组的相邻肋条成54°。
图3曲线表示可以对现有技术的表进行调节，即移动对三个不同流量Qmin、Qt、Qmax得到的误差，使它们分别进入到由两平行线+5％和-5％所示的误差范围内。在角度120°以上，三个曲线都被移动在误差范围内，并且在大的调节角度上具有大约相同的倾斜梯度。应看到，当三个曲线汇合或严格平行并且对于一个大调节角不太陡时获得理想的表。但是，图3的三条曲线是陡的并不严格平行(或不是彼此很靠近)。
这个曲线表露出，现有技术的表在低流量具有不太好的灵敏度。
如图4所示，本发明人发现，增加肋条数目提高了在低流量时的表的灵敏度。
但是，这样安装的表仅能在30°和50°之间调节误差曲线。即具有小的调节角，调节效果不充分(三曲线不是很彼此靠近或严格平行)在图5可清楚见到，可获得60°-130°大的调节范围(三条曲线倾向于汇合，且不陡)，并且在低流量(Qmin)有很好的灵敏度。
在一个没有图示出的本发明另一个实施例中，表可以是湿式的，毂盘26由一轴延伸，该轴通过一个孔穿过第二端壁。轴端带齿与累计器入口啮合。
根据本发明，可以用相应于夹角为45°，8叶片的另一种结构涡轮，例如，设计具有6根肋条的压力盘，在一组中有三根肋条，同一组中相邻两肋条大约成30°(I＝1)。
根据本发明，还可以用相应于夹角为30°，12叶片的另一种结构涡轮，例如，设计具有4根肋条的压力盘，在一组中有两根肋条，同一组中相邻两肋条大约成45°(I＝1)。
为了达到本发明的目的，也可以，例如，对12叶片的涡轮用6根肋条压力盘，在其中三根肋条一组，在同一组中相邻肋条成大约35°(I＝2)。
在上面提到的例子中，“大约”一词的含意是α角的度数可在计算的α角度数的+5％到-5％的范围内。
权利要求
1.一种单射流液体计量表(10)，包括一测量腔(12)，具有垂直于所述测量腔轴线并彼此相对的第一和第二端壁(14，30)；一注入管(20)和一排出管(22)，它们与所述测量腔(12)连通；一涡轮(24)，具有多个叶片(28)，两相邻叶片成β角；至少一端壁(30)是由在一个面(30a)上安装的有向所述测量腔突出的n根放射状肋条(40)的盘构成；所述计量表的特征在于n是至少等于4的偶数，所述放射状肋条(40)相等地分配在两组中，每一组放射状肋条相应于所述盘面(30a)的半个圆，并且在同一组中两相邻肋条成α角，α角的度数由以下关系决定α＝(I+2/n)β/(n/2-1)并且(n/2-1)α＜90°I是大于或等于零的整数。
2.根据权利要求1的计量表，其特征在于n等于4。
3.根据权利要求1和2的计量表，其特征在于当β大约等于30°、36°或45°时，I小于3。
4.根据权利要求1到3的计量表，其特征在于I等于1，并且α大约等于54°，即α角度在所述α值的+5％到-5％的范围内。
5.根据权利要求1的计量表，其特征在于n等于6。
6.根据权利要求1的计量表，其特征在于n等于8。
7.根据权利要求5和6的计量表，其特征在于当β大约等于30°、36°或45°时，I大于零。
8.根据权利要求1至7中任何一个的计量表，其特征在于所述计量表还包括一安装在靠近所述测量腔(12)第二端壁(30)的累计器(18)。
9.根据权利要求8的计量表，其特征在于由安装n根在测量腔(12)突出的放射状肋条(40)的盘构成的端壁是第二端壁(30)。
10.根据权利要求8的计量表，其特征在于由安装n根在测量腔(12)突出的放射状肋条(40)的盘构成的唯一的一个端壁是第一端壁(14)。
全文摘要
本发明提出了一种单射流液体计量表10,包括:一个测量腔12,它与注入管20相连;一个排出管22;一个涡轮24,它具有多个叶片28,其两相邻叶片以β角设置;测量腔具有两个端壁14,30,它们相互面对并与所述腔的轴线垂直。其一个端壁具有一块设有偶数肋条的板,肋条数目n大于四,并向腔12内突出,均分为两组,同一组内两相邻肋条之间以α角设置,α由以下条件决定:α=(I+2/n)β/(n/2－1)和(n/2－1)α< 90°,其中I是大于等于零的整数。
文档编号G01F1/05GK1173221SQ95197337
公开日1998年2月11日 申请日期1995年12月18日 优先权日1994年12月20日
发明者奥拉夫·冯伯特拉伯 申请人:施蓝姆伯工业公司