流体流量计的制作方法_2

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0可以被构造用来测量通过系统10的流体流动并且可以包括限定室106的外壳102,流体入口 104和流体出口 105。流体入口 104可以与第一流体管路14流体连通并且提供从第一流体管路到室106中的流体流动。卵形齿轮108和110被安装在室106内并且被构造用来响应于通过该室的流体流动分别绕固定的旋转轴线112和114协同地旋转。流体通过流体出口 105离开室106,该流体出口与第二流体管路16流体连通。
[0033]因此,由流体栗12提供的流体流过流体管路14并且通过流体入口 104进入卵形齿轮计。该流体然后流过卵形齿轮计100 (其中流量被测量)并且通过流体出口 105离开卵形齿轮计100且进入第二流体管路16。
[0034]图2是可以沿图1的卵形齿轮100的线A-A而获取的卵形齿轮计200的剖视侧视图。卵形齿轮计200包括外壳202、卵形齿轮208和210、非接触传感器240和控制器260。卵形齿轮208和210被安装在由外壳202限定的室206内并且可以被构造用来分别绕轴213和215旋转。外壳202和卵形齿轮208和210可以包括与被计量的流体相容的任何合适材料,例如,可模制的塑料。
[0035]在某些实施例中,卵形齿轮计200也可以包括非接触传感器240和控制器260。非接触传感器240可以被构造用来感测设置在卵形齿轮208和210的顶表面242和244上的可检测区域(未示出)。例如,非接触传感器240可以是磁性传感器,该磁性传感器被构造用来感测包括磁体的可检测区域,该磁体安装在各卵形齿轮中的至少一个齿轮上或内。在另一实例中,非接触传感器240可以是光学传感器,该光学传感器被构造用来发射波长到包括可检测区域的卵形齿轮的至少一个顶表面242或244上并且感测离开该顶表面的至少一个的该波长的反射。2007年12月19日提交的美国专利N0.7523660和2009年2月11日提交的美国专利N0.8069719提供包括非接触传感器的卵形齿轮的实例,这些美国专利中的每一个的全部公开内容因此通过引用并入这里。可以理解,卵形齿轮计200可以包括适合于该计的特别应用的任何数量的非接触传感器和任何数量的可检测区域。非接触传感器240也可以被构造用来基于可检测区域的被检测或未被检测而产生检测信号。
[0036]卵形齿轮计200也可以包括控制器260,该控制器被构造用来基于非接触传感器240的检测信号而计算流过该计的流体的体积。该控制器可以被构造用来接收非接触传感器240的检测信号,并且基于该检测信号确定卵形齿轮的旋转计数。该旋转计数可以指示卵形齿轮208和210响应于通过室206的流体流动而完成的旋转数。如这里将进一步论述的那样,当卵形齿轮完成的旋转数(完整的和部分完整的)已知并且每旋转的流体体积已知时,可以计算穿过卵形齿轮计的流体的体积。因此,控制器260能够通过测量卵形齿轮的旋转计数而测量穿过该计的流体的体积。
[0037]图3A和3B是示出穿过卵形齿轮计300的流体流动的俯视平面图。卵形齿轮计300包括外壳302,该外壳限定室306,该室具有流体入口 304和流体出口 305。卵形齿轮308和310被安装在室306内并且被构造用来响应于通过该室的流体流动分别绕旋转轴线312和314协同地旋转。卵形齿轮308和310被构造用来相互啮合,因此防止来自流体入口 304的流体在这些齿轮之间穿过。因此,流体通过流体凹穴316和318在卵形齿轮周围流动。
[0038]图3A示出第一旋转位置中的卵形齿轮计300,其中流体可以通过流体入口 304被引入室306。如上所述,卵形齿轮308和310的相互啮合防止流体在这些齿轮之间经过,因此迫使进入的流体向着卵形齿轮308的顶点309并且促进卵形齿轮308沿逆时针方向旋转。跨越卵形齿轮308施加的逆时针转矩转而促进卵形齿轮310的顺时针旋转。图3B示出相对于图3A中示出的旋转位置的径向前进的旋转位置中的卵形齿轮计300,其中卵形齿轮308已经逆时针旋转90度,并且卵形齿轮310已经顺时针旋转90度。在卵形齿轮计300的这个旋转位置中,卵形齿轮308的旋转已经形成由卵形齿轮308的表面和室306的壁限定的流体凹穴318。同时,来自流体入口 304的流体被迫向着卵形齿轮310的顶点311,因此促进卵形齿轮310沿顺时针方向旋转。这转而促进卵形齿轮308沿逆时针方向继续旋转以释放流体凹穴318中的流体。可以理解,类似的流体凹穴316可以形成在卵形齿轮310和室306的壁之间,如图3A中所示。
[0039]在这个实例中,在卵形齿轮308和310的一个完整旋转中流过卵形齿轮计300的流体的体积等于四个流体凹穴包含的流体的体积。更具体地说,各齿轮的一个完整旋转引起流体凹穴316和318各被释放两次。通常,卵形齿轮的流体凹穴的体积被精确地测量,因此流过卵形齿轮计的流体的体积可以通过确定该计的卵形齿轮的旋转计数而被计算。例如,旋转计数可以由卵形齿轮计300的控制器确定,该控制器指示卵形齿轮308和310的两个完整旋转已经发生。基于这个旋转计数,已知八个流体凹穴已经被卵形齿轮计分配(例如,四个流体凹穴316和四个流体凹穴318),并且因此如果知道流体凹穴的体积,则可以计算出流体的体积。
[0040]如这里将进一步论述的那样,旋转计数不需要与卵形齿轮计的卵形齿轮的完整的或完全的旋转相对应。在一些实例中,每一个旋转计数可以与卵形齿轮的已知的部分旋转相对应。在另一些实例中,每一个旋转计数可以与完整旋转相对应,但该旋转计数可以部分地(fract1nally)增加已知的部分量(fract1nal amount)。此外,卵形齿轮计可以被构造用来提高测量的分辨率,因此允许流过该计的流体的更精确的测量。在低流体流动应用中,这些构造可以是有用的。在一个实例中,卵形齿轮计可以被构造用来测量卵形齿轮的半旋转,该半旋转对应的体积等于两个流体凹穴的体积。在另一实例中,卵形齿轮计可以被构造用来测量卵形齿轮的四分之一旋转,该四分之一旋转对应于等于一个流体凹穴的体积。卵形齿轮计的测量的分辨率也可以取决于该计的流体凹穴的体积。通常,具有较小体积的流体凹穴可以提高卵形齿轮的测量分辨率,这是由于每卵形齿轮的旋转分配较小体积的流体。相反,较大流体凹穴会降低分辨率,这是由于每旋转分配较大体积的流体。可以理解,不同的应用可能需要不同的测量分辨率,并且本申请的各个实例可以被构造成具有宽范围的分辨率。
[0041]图4A是包括非接触传感器440和可检测区域444的卵形齿轮计400的俯视平面图。非接触传感器440可以被构造用来感测设置在卵形齿轮410的表面上的可检测区域444并且产生检测信号。非接触传感器440可以安装在布置在卵形齿轮408和410的顶表面242、244上方的卵形齿轮计400的外壳(未示出)中。如图4A中指示的,卵形齿轮计408和410被构造用来响应于通过室406的流体流动分别逆时针和顺时针旋转。卵形齿轮410的旋转引起可检测区域444穿过非接触传感器440的感测区域,该感测区域可以位于该传感器下面。在感测到可检测区域444时,非接触传感器可以产生检测信号。因此,非接触传感器440的检测信号可以指示卵形齿轮408和410的旋转位置,其中可检测区域444在非接触传感器440下面。在这个实例中,非接触传感器可以被构造用来当该传感器感测到可检测区域时产生“正”信号(下文中也称为“I”或“高”),并且当该传感器未感测到可检测区域时产生“负”信号(下面也称为“O”或“低”)。可以理解,由非接触传感器产生的检测信号可以为适合于指示可检测区域的感测的任何形式。在某些实例中,非接触传感器可以被构造用来当可检测区域未被感测到时不产生检测信号。在这种实例中,信号的缺乏可以仍然指示可检测区域不在传感器的感测区域内的旋转位置。
[0042]卵形齿轮计400也可以包括控制器,该控制器被构造用来基于非接触传感器440提供的检测信号计算旋转计数。在这个实例中,卵形齿轮计400被构造成使得卵形齿轮408和410的一个完整旋转引起非接触传感器440感测到可检测区域444仅仅一次。因此,基于可检测区域被非接触传感器感测到的次数,可以确定旋转计数。
[0043]图4B是随着时间过去的卵形齿轮计400的非接触传感器440的检测信号的图形490。更具体地说,图形490示出在卵形齿轮408和410响应于通过该计的流体流动沿向前方向旋转时感测都可检测区域444的非接触传感器440的检测信号。图形490包括时间点491a、491b、492a和492b。最初,非接触传感器440的检测信号是低的,指示卵形齿轮408和410在可检测区域不在该传感器的感测区域内的旋转位置中。在时间点491a和492a之间以及491b和492b之间,检测信号是高的,并且指示可检测区域被非接触传感440感测到的卵形齿轮的旋转位置。在时间点492a和491b之间以及在时间点492b之后,检测信号再次变低,并且指示可检测区域未被该传感器感测到的卵形齿轮的旋转位置。时间点481a和481b,或者替代地482a和482b之间的时间周期,可以代表卵形齿轮408和410的一个完整旋转中的所有旋转位置,这是由于在卵形齿轮计400中仅仅存在一个可检测区域444。
[0044]在这个实例中,卵形齿轮计400的一个完整旋转中的卵形齿轮的旋转位置可以分类为旋转状态A和B。旋转状态A包括可检测区域444未被非接触传感器440感测到的所有旋转位置,并且在图形490中在时间点491a之前、在时间点492a和491b之间而且在时间点492b之后被示出。旋转状态B包括可检测区域被非接触传感器感测到的所有旋转位置,并且在图形490中,在时间点491a和492a之间以及491b和492b之间被示出。当非接触传感器440感测到旋转状态A和B时,它分别产生负的和正的检测信号。
[0045]卵形齿轮计400也可以包括控制器,该控制器被构造用来基于非接触传感器440提供的检测信号通过确定旋转计数而计算流过该计的流体的体积。图4C是流程图480,该流程图示出响应于通过该计的流体流动用来确定流过卵形齿轮计400的流体的体积的方法。最初,非接触传感器440可以在步骤482中感测旋转状态A,该旋转状态A指示可检测区域不在传感器的感测区域内的卵形齿轮的旋转位置。在卵形齿轮408和410响应于通过该计的流体流动沿向前方向旋转时,该齿轮最终达
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