流体流量计的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及正位移流体流量计，更具体地说，涉及包括非接触传感器的齿轮流量计的使用和这种装置的使用方法。
【背景技术】
[0002]正位移流体测量系统可以用于测量流体或气体的流率或体积。例如，分配系统可以使用来自正位移流体计的反馈来控制被分配的流体的体积。这种控制系统通常替代定时打开控制，用于更精确地分配精确的量的流体或气体，并且通常用于多种环境，该多种环境包括但不限于工业、健康护理、制药和食物和饮料行业。例如，正位移流体计可以用于需要混合成单个批次的两种材料的精确测量的药物的制造过程。正位移流体计可以安装在相应材料的供应管路中，并且来自该计的反馈可以用于将适当量的每一种材料分配到混合罐中以便混合。如许多其它应用那样，正位移计的这种应用可能要求正位移计具有一定测量精度(例如，+/-0.5%)以符合例如品质控制或管理要求。因此，保证正位移计精确地测量流体或气体的体积可以帮助保证系统或过程执行其预期功能。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，一种系统包括流量计、第一和第二非接触传感器，和控制器。该流量计包括外壳，该外壳限定室，该室具有流体入口和流体出口并且具有安装在该室内的第一齿轮和第二齿轮。该第一齿轮被构造用来与第二齿轮相互啮合使得第一齿轮和第二齿轮响应于通过该室的流体流动而一起旋转。第一齿轮和第二齿轮中的至少一个齿轮包括可检测区域，以便检测第一齿轮和第二齿轮的旋转位置。第一非接触传感器被构造用来当第一齿轮和第二齿轮在旋转位置的第一范围中时产生第一传感器信号并且感测可检测区域。第一传感器信号指示相对于第一非接触传感器的可检测区域的位置。第二非接触传感器被构造用来当第一齿轮和第二齿轮在旋转位置的第二范围中时产生第二传感器信号并且感测可检测区域，旋转位置的第二范围不同于旋转位置的第一范围。第二传感器信号指示相对于第二非接触传感器的可检测区域的位置。该控制器操作性地连接到第一非接触传感器和第二非接触传感器并且被构造用来接收第一传感器信号和第二传感器信号。该控制器也被构造用来基于第一传感器信号和第二传感器信号确定传感器信号当前对应于多个旋转状态的哪个旋转状态并且将那个旋转状态定义为当前旋转状态。该多个旋转状态具有预定义的连续顺序，被定义为一系列旋转状态，并且对应于响应于通过该室的流体流动的第一齿轮和第二齿轮的一系列旋转位置。该控制器也被构造用来当当前旋转状态通过所述系列的旋转状态按顺序改变时增加旋转计数，该旋转计数指示第一齿轮和第二齿轮的旋转数。
[0004]根据本发明的另一方面，一种用来测量流体流量的方法包括接收第一和第二传感器信号，确定当前旋转状态，和增加旋转计数。接收第一非接触传感器的第一传感器信号，该第一非接触传感器被构造用来产生第一传感器信号并且感测可检测区域。接收第二非接触传感器的第二传感器信号，该第二非接触传感器被构造用来产生第二传感器信号并且感测可检测区域。确定所述传感器信号当前对应于多个旋转状态的哪个旋转状态并且将这种旋转状态定义为当前旋转状态，所述多个旋转状态具有被定义为一系列旋转状态的预定义的连续顺序，并且对应于响应于通过流量计的流体流动的第一齿轮和第二齿轮的一系列旋转位置。当所述当前旋转状态通过所述系列的旋转状态按顺序改变时，增加旋转计数，所述旋转计数指示所述第一齿轮和第二齿轮的旋转数。
[0005]根据本发明的另一方面，一种用来测量流体体积的流量计包括外壳，该外壳限定室，该室具有流体入口和流体出口和安装在该室内的第一齿轮和第二齿轮。第一齿轮与第二齿轮相互啮合使得第一齿轮和第二齿轮响应于通过该计的流体流动而旋转。第一齿轮在该第一齿轮的主轴线的每一个端部处包括一些齿，这些齿等距地离开第一齿轮的中心。第二齿轮在该第二齿轮的主轴线的每一个端部处包括齿，该齿等距地离开第二齿轮的中心。
[0006]在附图和下面的描述中阐述一个或更多个实例的细节。根据描述和附图，并且根据权利要求，其它特征、目标和优点将是显然的。
【附图说明】
[0007]以下【附图说明】本发明的一些具体实例并且因此不限制本发明的范围。附图是不按比例的(除非如此声明)并且意图结合以下详细描述中的说明使用。下面将结合附图描述本发明的实例，其中相似的附图标记表示相似的元件。
[0008]图1是包括卵形齿轮计的流体流动测量系统的俯视平面图。
[0009]图2是沿图1的线A-A截取的卵形齿轮计的剖视侧视图。
[0010]图3A和3B是示出穿过卵形齿轮计的流体流动的俯视平面图。
[0011]图4A是包括非接触传感器和可检测区域的卵形齿轮计的俯视平面图。
[0012]图4B是随着时间的过去的图4A的卵形齿轮计的非接触传感器的检测信号的图。
[0013]图4C是流程图，该流程图示出用来确定流过图4A的卵形齿轮计的流体的体积的方法。
[0014]图5A和5B是卵形齿轮计的旋转位置的部分俯视图。
[0015]图5C是随着时间的过去的图5A和5B的卵形齿轮计的非接触传感器的检测信号的图。
[0016]图6A是被构造用来感测该计的卵形齿轮的旋转方向的卵形齿轮计的俯视平面图。
[0017]图6B提供图6A的卵形齿轮计的旋转位置的部分俯视图。
[0018]图6C是表格，该表格示出图6A的卵形齿轮计的旋转状态。
[0019]图7是流程图，该流程图示出用来确定流过图6A的卵形齿轮计的流体的体积的方法。
[0020]图8A和SB提供随着时间的过去的图6A的卵形齿轮计的检测信号和输出信号的图。
[0021]图9A是包括四个可检测区域和四个非接触传感器的卵形齿轮计的俯视平面图。
[0022]图9B是表格，该表格示出图9A的卵形齿轮计的旋转状态。
[0023]图10是包括止回阀的流体流动测量系统的俯视平面图。
[0024]图1IA-C提供卵形齿轮计的部分俯视图。
【具体实施方式】
[0025]以下详细描述是示例性性质的并且不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。更确切地，以下描述提供用来实施本发明的实例的一些实际例示。为选定的元件提供构造、材料、尺寸和制造过程的实例，并且所有其它元件使用本领域技术人员已知的元件。本领域技术人员将认识到，许多提及的实例具有多种合适的替代物。
[0026]正位移流体计用于多种应用以测量流体的流率或体积。例如，在制药工业中，正位移计可以用于精确地测量制造药物所需的材料的量。如许多其它应用那样，正位移计的这种应用可能要求正位移计具有一定测量精度(例如，+/-0.5%)以符合例如品质控制或管理要求。此外，正位移流体计可以用于具有变化的流动特性(例如，高/低流率和均匀/不均匀流体流动)的应用。因此，尽管该应用的流动特性，保证正位移计精确地测量流体的体积可以帮助保证该系统或过程执行其预期功能。
[0027]正位移流体计通常需要该计的部件的机械位移以便测量流动。齿轮计，特别地卵形齿轮计，是正位移流体计的实例，其中该计的齿轮被移动以测量流体流动。卵形齿轮计提供一对相互啮合的卵形齿轮，该一对相互啮合的卵形齿轮布置在卵形齿轮室内，使得这些齿轮协同地旋转。通过穿过流体入口将流体引入该室以引起齿轮旋转，可以测量流体。齿轮的相互啮合防止流体在齿轮它们自身之间经过，引起流体在卵形齿轮和室壁之间限定的凹穴内在该齿轮周围经过。在卵形齿轮中，精确地测量凹穴的体积，因此知道在每一旋转期间离开该室的流体的体积。因此，通过测量该齿轮的旋转数，可以测量流过卵形齿轮计的流体的体积。同样，流率可以根据齿轮旋转的速度被确定。
[0028]非接触传感器可以被包括在卵形齿轮中，用来测量齿轮旋转。通常，非接触传感器可以被构造用来感测位于这些齿轮中的至少一个齿轮上的可检测区域，并且可以在该室的外部位于一位置中以在齿轮旋转时感测该可检测区域。非接触传感器也可以被构造用来基于可检测区域是否被感测而产生检测信号。控制器可以被包括在卵形齿轮中以从非接触传感器接收检测信号并且产生旋转计数。该控制器可以包括可编程的处理器和/或存储器。该控制器可以被进一步构造用来基于该旋转计数而计算流过卵形齿轮的流体的体积。
[0029]通常，包括非接触传感器的卵形齿轮计倾向于在具有高的流体流率或相对均匀的流体流动(例如，由蠕动栗提供的或来自压力维持的流体管路的流体)的应用中精确地测量流体流动。然而，在具有低的流体流率或流体流动是不均匀的应用中，包括非接触传感器的卵形齿轮计会具有较低测量精度。例如，由隔膜栗产生的不均匀的流动会引起压力冲击，该压力冲击在每一个栗循环之后在流体管路中产生流体振荡。流体振荡可以产生卵形齿轮的振动或“抖动”，或流体通过该计而回流。当抖动发生在非接触传感器的感测区域附近时，该抖动可能会引起来自传感器的虚假的检测信号，该虚假的检测信号可能引起控制器产生不精确的旋转计数。虚假检测信号也可以由到卵形齿轮计中的流体的回流引起。例如，流体管路中的压力冲击可以引起流体流入卵形齿轮计的流体出口，引起该计的卵形齿轮沿向后方向旋转。当卵形齿轮接近非接触传感器的感测区域时发生的回流可能引起控制器产生不精确的旋转计数。另外，由于卵形齿轮周围的流体的泄漏，低流动应用中的卵形齿轮计也可能具有增加的误差。
[0030]本公开描述用来确定流体的流率或体积的正位移流体计，特别地齿轮计。特别地，本公开描述可以用于具有不均匀且/或低流动特性的应用的与齿轮计有关的方法、系统和设备。
[0031]图1是包括卵形齿轮计100的流体流动测量系统10的俯视平面图。系统10包括流体栗12、第一流体管路14、第二流体管路16和卵形齿轮100。第一流体管路14可以与流体栗12流体连通，该流体栗被构造用来提供通过系统10的流体流动。流体栗12可以与流体源(未示出)流体连通，并且可以与任何合适的栗流体连通以提供通过该系统的流体流动。该流体流动可以具有多种流体流动特性并且可以取决于选择的栗的类型或系统10的应用。例如，不同的应用可能需要高的流体流量或低的流体流量。某些实例可能需要由蠕动栗或压力维持的流体管路提供的均匀的流体流动。在另一些实例中，流体栗可以提供不均匀的流体流动，特别地在该应用需要低的流体体积的情况下。
[0032]卵形齿轮计10