专利名称：无源温度修正燃气计量表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气计量表，具体涉及一种无源连续温度体积修 正膜式燃气计量表。
技术背景膜式燃气计量表是现在全世界使用量最大的家用燃气计量仪表，其发展历史已有100多年，膜式燃气计量表由于其结构简单、使用条件要求不高、生产条件简单、计量精度较高、量程宽，因此现在世界各国都在大量 生产和使用。但是，膜式燃气计量表的计量精度受环境影响很大，特别是 使用环境温度和气体压力变化。膜式燃气计量表的计量精度是在各国规定 的标准条件下检定的，因此，当实际使用环境与标准条件不一致时，其计 量精度也不一样。在实际使用中，膜式燃气计量表的计量精度可不考虑气体压力影响， 因为燃气公司的入户气体压力是经过调压设备调压和恒压后输送到用户家 中，然后通过燃气计量表计量的，因此经过燃气计量表的压力基本处于恒 定状态。即使压力与燃气计量表检定时气体压力不一致，其燃气计量表的 计量精度相当与在该检定压力时的计量精度，它是不会经常变化的，也是 一个固定的精度(即使与检定时的精度不一致)，燃气公司可以通过该计算 对燃气误差进行准确的计算和分析，因此没有必要进行压力修正，浪费资 源和增加燃气用户购买燃气计量表的经济负担。在实际使用中，膜式燃气计量表的计量精度必须考虑气体温度影响， 因为在燃气进入用户前，有一段很长的管道，该管道是直接与暴露在空气 中的，因此该管道的温度随环境温度的变化而变化，管道内的气体温度也 随管道温度的变化而变化，进入燃气计量表的气体温度也随管道温度的变 化而变化的。气体的温度不是恒定的，是随时变化的，也就是温度随时变 化的气体通过燃气计量表计量。燃气计量表实际计量的气体温度与检定时 气体温度不一致，并且随时是变化的，因此燃气计量表在实际使用中的计 量误差不恒定，它是随气体温度的变化而连续变化的。故燃气公司不可以 通过任何一个计量精度对燃气误差进行准确的计算和分析，因此必须对燃 气计量表进行温度体积修正，实现燃气供需双方利益平等。同时，燃气公司购买的燃气是通过大型计量仪表计量的，其计量精度 是通过电子式温度和压力修正的，计量反映的是标准的气体体积。家用燃 气计量表由于价格因素的限制，不具有温度和压力修正，计量反映的不是 标准的气体体积，而是当时条件的气体体积。因此两者存在体积计量误差， 这也是燃气供需双方利益不平等的原因。如何在不大幅度增加成本和利用现有膜式燃气计量表的基本结构的条 件下，增加气体温度体积修正装置，实现在不同温度环境的计量体积连续 自动修正为检定标准条件(以下称标准条件)的计量体积，从而保证燃气 供需双方利益平等，是一个迫切需要解决的问题。 实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种无源温度修正燃气计 量表，该表不采用电子技术，采用纯机械结构，能在较大温度变化范围内 实现连续体积计量修正到标准计量体积。该技术实现了燃气计量表在实际 大气环境中的计量误差温度影响问题，同时能在所有膜式燃气计量表上实 现，结构简单，生产容易，调试简单，连续修正，修正范围宽，修正后计 量精度与普通燃气计量表一样。本实用新型所提出的技术问题是这样解决的构造一种无源连续温度 修正燃气计量表，它为膜式结构，包括机芯膜片、摇臂、摇杆和连杆，连 杆两端分别连接摇臂和摇杆，其特征在于，还包括有温度补偿装置，所述
温度补偿装置可通过改变摇臂或者摇杆的长度来改变机芯膜片的伸张大 小，从而改变膜片回转体积。按照本实用新型所提供的无源连续温度修正燃气计量表，其特征在于， 所述温度补偿装置，它为双摇臂结构，包括固定摇臂、补偿件、活动摇臂、 固定螺钉和导向螺钉等部件，固定摇臂上开有滑槽，所述导向螺钉与滑槽 活动连接，所述补偿件的两端分别与固定摇臂和活动摇臂用固定螺钉刚性 连接，所述活动摇臂一端通过导向螺钉与固定螺钉活动连接，另一端与连 杆连接。按照本实用新型所提供的无源连续温度修正燃气计量表，其特征在于， 所述温度补偿装置包括转动盘、滑块、连接盘、补偿件等部件，所述转动盘连接补偿件和连接盘，所述连接盘与转动盘连接后形成一个滑槽；所述滑块上设置有连接柱，用于和连接杆连接，同时还与补偿件连接，滑块碎 补偿件的变形在连接盘与转动盘之间的滑槽中移动。
按照本实用新型所提供的无源连续温度修正燃气计量表，其特征在于， 所述补偿件为双金属片结构，所述双金属片能随温度的变化而伸縮变形。按照本实用新型所提供的无源连续温度修正燃气计量表，其特征在于， 如属于关联结构膜式燃气计量表，还设置有辅助连杆结构，所述辅助连杆 结构由辅助摇臂、辅助连杆构成，辅助摇臂一端与转动轴铰链连接， 一端 与辅助连杆和连杆连接，辅助连杆的另一端与曲柄铰链连接。本实用新型是在现有膜式燃气计量表的结构，研制出的具有无源连续 温度体积修正体积计量的燃气计量表，其结构简单，生产容易，调试简单， 连续修正，修正范围宽，修正后计量精度与普通燃气计量表一样。
图1是现有技术中关联结构膜式燃气计量表的结构示意图； 图2是现有技术中独立结构膜式燃气计量表的结构示意图3是膜式燃气计量表的工作原理示意图；图4 (图4a、图4b)是本实用新型提供的改变摇臂长度的双摇臂温度 补偿装置的第一种实施例的结构示意图；图5(图5a、图5b)是本实用新型提供的改变摇臂长度的双摇臂温度补 偿装置的第二种实施例的结构示意图；图6(图6a、图6b)是本实用新型提供的改变摇臂长度的双摇臂温度补 偿装置的第三种实施例的结构示意图；图7是本实用新型所提供的改变摇杆长度的温度补偿装置的结构示意图；图8是本实用新型所提供的设置有双摇臂温度补偿装置的燃气计量表 (旋转结构机芯)的结构示意图；图9是本实用新型所提供的设置有双摇臂温度补偿装置的燃气计量表 (往复运动结构机芯)的结构示意图；图10是本实用新型所提供的改变摇杆长度的温度补偿装置的燃气计 量表(旋转结构机芯)的结构示意图；图11是本实用新型所提供的改变摇杆长度的温度补偿装置的燃气计量 表(往复运动结构机芯)的结构示意图；图12是本实用新型所提供的设置有辅助摇臂装置的温度补偿装置的 燃气计量表的结构示意图。其中，1、连杆，2、连杆，3、支架，4、夹膜板，5、摇臂，6、导向 架，7、导向杆，8、曲柄轴，9、摇板，10、皮膜，11、止反卡，12、支架， 13、从动轮，14、过渡轮，15、主动轮，16、阀盖，17、阀座，18、连杆， 19、固定摇臂，20、导气管，21、转动轴，22、摇板，23、夹膜板，24、 夹膜板，25、皮膜，26、机芯盖，27、压板，28、胶垫，29、机芯体，30、 摇臂，31、机体，32、连杆，33、遥杆，34、铰链，35、固定摇臂，36、
固定螺钉，37、导向螺钉，38、活动摇臂，39、补偿件，40、滑槽，41、滑块，42、螺钉，43、补偿件，44、螺钉，45、转动盘，46、连接孔，47、 连接盘，48、连接柱，49、遥杆，50、辅助摇臂，51、挡圈，52、连杆， 53、导向杆，54、密封冒，55、导向架，56、螺钉，57、轴套，58、连杆， 59、曲柄，60、曲柄轴，61、曲柄，62、曲柄轴，63、连杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。本实用新型所提供的无源连续温度修正燃气计量表，如图l、图2、图3所示，其工作原理如下现在全世界大量使用的燃气计量表都是膜式燃气计量表，其计量原理 都是燃气通过燃气计量表，推动膜片来回运动(膜片形成的体积)，将气体 排出进行体积计量的。燃气计量表是一种自动仪表，其动力来源是靠管道 内的气体压力，气体通过燃气计量表前后形成的压力差推动燃气计量表内 膜片的运动。燃气计量表内膜片的运动带运转机构的运动，燃气计量表的 运动机构是对称设置的四连杆机构，两套四连杆机构的相互运动形成燃气 计量表的连续运动的。连杆的运动带动计数装置对体积进行计量，每个膜 片来回一周为一个计量体积单位(也称燃气计量表的回转体积)， 一旦设计 完成或燃气计量表装配完成，其燃气计量表的计量体积单位(不是质量) 就是一个恒定的值。在不同条件下，该体积的质量与标准状态下同体积的 质量是不一样的，也就是说，在实际环境中燃气计量表的一个回转体积反 映的计量体积单位与标准状态时一个回转体积反映的计量体积单位是不相 同的(质量不同)，也就是反映的不同条件下的计量误差。要使在不同条件 (以下仅指环境温度条件)下的燃气计量表一个回转体积放映的体积计量 数量与标准条件下反映的体积数量相同，必须随环境温度的不同随时改变 燃气计量表的回转体积，实现在任何环境条件下的计量都与标准条件下的
计量一致。要实现在不同环境温度条件下的计量体积单位(质量)与标准 条件相同，必须随环境温度的不同改变燃气计量表回转体积的大小，达到 燃气计量表机芯运动一周反映的回转体积大小与换算成标准体积大小一致，从而实现温度体积修正。要随环境温度的变换改变燃气计量表的回转 体积，又不能影响燃气计量表的运动，根据燃气计量表运动结构和四连杆 的运动规律，可以得出以下结论(1) 、四连杆机构原理 在满足四连杆结构运动条件的前提下，通过改变摆杆或摇臂的长短不会改变摇臂的回转中心，但能改变摇臂的摆动幅度的大小。通过改变摇 臂摆动幅度的大小实现改变摇板摆动幅度的大小，改变机芯膜片的伸张大 小，实现改变燃气计量表回转体积的目的。。根据四连杆机构原理，如果改变连杆的长短，将改变摇臂回转中心的 位置，不能增加摇臂的摆动幅度的大小，也就是说不能改变机芯膜片的伸 张大小；同时将导致摇板摆动中心位置改变，改变机芯膜片的回转中心位 置，导致运动机构运动失调，严重造成不能运动。因此，任何一种膜燃气计量表要改变回转体积的大小，同时又不改变 运动平稳性，只有通过改变摆杆或摇臂的长短来实现，不能通过改变连杆 的长短来实现。(2) 对于阀盖运动轨迹不与四连杆摇臂直接相联的膜式燃气计量表， 在此称为独立结构膜式燃气计量表。阀盖与摇臂不相连，阀盖的运动是 由摇杆的轴心运动带动的，因此阀盖的运动轨迹与四连杆机构的运动无关， 摇臂摆动幅度的大小与阀盖运动无关。因此该种结构的燃气计量表不需要 改变其结构，只需要改变摇臂或摆杆的长短，就可以实现改变燃气计量表 回转体积的目的，同时不影响机芯运动。目前的膜式燃气计量表，无论是 铁壳表还是铝壳表，基本上都是采用"独立结构"形式的，因此对于这类
燃气计量表要实现温度体积修正是很容易的，仅需要改变膜片深度即改变 摇臂或摇杆的长短就可以实现。(3)对于阀盖运动轨迹与四连杆摇臂直接相联的膜式燃气计量表，在 此称为关联结构膜式燃气计量表。连杆与阀盖刚性连接，连杆与摇臂相 连，摇臂摆动幅度的大小直接决定了阀盖运动的轨迹位置。由于阀盖在阀 座上的运动位置一旦调试完成，是不得改变的，否则燃气计量表的运动机 构将失调，导致燃气计量表不能运动和性能下降。该种结构的燃气计量表要实现温度补偿就必须改变阀盖与四连杆的摇 臂直接相连的结构形式，否则改变摇臂的长短后，将会影响阀盖与阀座的 相对位置，引起机芯运动失调。因此，对于此种结构的燃气计量表，必须 改变原结构，重新设计一套对称的辅助连杆结构，实现摇臂与阀盖运动独 立的结构形式。辅助连杆结构由辅助摇臂、辅助连杆组成。辅助摇臂一端 与转动轴铰链连接， 一端与辅助连杆和连杆铰链连接；连杆一端与辅助摇 臂铰链连接， 一端与阀盖刚性连接；辅助连杆一端与辅助摇臂铰链连接， 另一端与曲柄铰链连接；曲柄为四连杆机构的一个零件，曲柄运动为圆周 运动，因此在不改变曲柄长度的情况下，曲柄的运动带动辅助连杆运动的 同时，不会改变阀盖的运动轨迹位置。1、结构设计方法A:用改变摇臂长度的办法实现温度补偿 结构设计方法A是采用在现有膜式燃气计量表的基础上，将膜式燃气 计量表的摇臂重新设计，改一个摇臂为两个摇臂组合，并且是活动连接的 结构形式，实现摇臂的自由伸长或縮短。在燃气计量表中摇臂的自由伸长 或缩短是靠双金属材料控制的，通过摇臂的伸縮达到改变燃气计量表膜片 运动行程变化，从而实现燃气计量表回转体积随温度的变化而变化，实现 燃气计量表在计量过程中的温度体积修正的目的。具体结构有如图4、 5、 6 所示的形式。无论上述那种结构形式，均是由固定摇臂35、补偿件39、固 定螺钉36、导向螺钉37和活动摇臂38等配件组成。下面对各部件进行说 明固定摇臂固定摇臂上开有滑槽，便于导向螺钉沿滑槽运动，导向螺 钉与滑槽的连接为活动连接，滑槽的两端位置决定了活动摇臂移动的最大 位移量，固定摇臂的带孔一端与转动轴刚性连接。补偿件补偿件是由双金属材料制成，其特性是随环境温度的变化而 伸縮变形。补偿件两端分别与固定摇臂和活动摇臂用固定螺钉刚性连接。 补偿件的伸縮变形带动活动摇臂沿固定摇臂的滑槽移动。固定螺钉固定螺钉采用标准件，是用于固定摇臂和活动摇臂与补偿 件的紧固连接。导向螺钉导向螺钉穿过活动摇臂的过孔和固定摇臂的滑槽，将两者 相连，并保持活动摇臂能在固定摇臂的滑槽中自由活动。导向螺起导向和 连接的作用。活动摇臂活动摇臂一端通过导向螺钉与固定摇臂活动连接，另一端 与燃气计量表的连杆铰链连接。活动摇臂随补偿件的变形而在固定摇臂上 移动，实现改变摇臂长短的目的。2、结构设计方法B:用改变摇杆长度的办法实现温度补偿 (1)设计思路结构设计方法B是采用在现有膜式燃气计量表的基础上，将膜式燃气 计量表的摇杆(即转动盘)重新设计，将原转动盘的固定连接柱改为活动 连接柱，实现活动连接柱在双金属片的带动下自由伸长或縮短。通过活动 连接柱的伸縮达到改变燃气计量表膜片运动行程变化，从而实现燃气计量 表回转体积随温度的变化而变化，实现燃气计量表在计量过程中的温度体 积修正的目的。具体结构如图7所示的形式。结构设计方法B的结构由转 动盘45、滑块41、连接盘47、补偿件42等配件组成，下面对各部件进行
说明转动盘转动盘也就是是燃气计量表四连杆机构的摇杆，在转动盘上 离转动盘回转中心一定距离的位置设立一个支点，并与四连杆机构的连杆 连接，支点与转动盘回转中心之间就相当于四连杆机构的摇杆。在本机构 中，转动盘用于固双金属片和连接盘的作用，并绕燃气计量表的中心轴回 转运动的目的。连接盘用于与转动盘连接后形成一个滑槽，供滑块运动。 滑块滑块上有连接柱，用于与连杆连接，同时滑块与补偿件连接。 滑块随补偿件的变形在连接盘与转动盘之间的滑槽中移动。滑块连接柱的 中心与转动盘回转中的距离就是摇杆的长度。补偿件补偿件是由双金属材料制成，其特性是随环境温度的变化而 伸縮变形。补偿件两端分别与滑块和转动盘用固定螺钉刚性连接。补偿件 的伸縮变形带动滑块沿转动盘和连接盘之间形成的滑槽移动。 本实用新型的设计说明如下-(一)、"独立结构"膜式燃气计量表温度体积修正设计 如前所述，"独立结构"膜式燃气计量表温度体积修正，不需要改 变现有燃气计量表的结构，仅需要将"结构设计方法A"或"结构设计方法 B"的结构替换现有燃气计量表的相应配件即可。两种结构方式都可以实现 温度修正的目的，具体实现方式如下1、采用"结构设计方法A"实现温度修正。 实现方式用上述"结构设计方法A"的摇臂替换现有"独立结构" 膜式燃气计量表的摇臂，实现温度补偿。 机芯结构如图8、图9所示机芯结构组成为无论那种结构的机芯，都是将原燃气计量表机芯的 摇臂替换成"结构设计A"的摇臂而成的。通过摇臂随温度变化伸长或縮短，
改变摇板的转动角度来实现皮膜容积的变化，实现温度修正的。与温度修 正结构相关的图见"结构设计方法A"。动作原理在温度不太低和压力不大的情况下，燃气计量表计量的气 体可示为理想气体，其体积的变化可按理想气体状态方程进行分析。其公 式为P^/T^PA/Tw假定下标为1的为气体的标准条件，下标为2为燃 气计量表所处的自然环境条件，另外假设燃气计量表在计量过程中压力不 变，将公式简化为V7T^V2/T2。由此可以看出气体体积的变化与温度的 变化呈正比关系。要使燃气计量表的计量始终为标准条件的计量(即燃气 的质量相同)，必须使皮膜的容积也与温度变化成正比关系，即温度越高， 皮膜的容积越大；温度越低，皮膜的容积越小。要使体积随温度成正比关系变化，必须使摇板的转角变化也与温度变化成一定关系变化；摇板与摇臂刚性连接，因此摇臂的转角也与温度成一 定关系变化。根据四连杆机构原理(如图3所示)，在摇杆、连杆和支点不 变的情况下，要使摇臂的转角与温度成一定关系变化，摇臂的长短必须与 温度成一定关系变化。如"结构设计方法A"所述，摇臂在补偿件(双金属 片)的带动下，温度升高，双金属变形，摇臂变短，带动摇板转角变大， 实现容积与温度的变化成正比关系，反之亦然。如图8、图9所示。 2、采用"结构设计方法B"实现温度修正。实现方式用上述"结构设计方法B"的摇杆替换现有"独立结构"膜 式燃气计量表的摇杆，实现温度补偿。机芯结构如图IO、图11所示。机芯结构组成为无论那种结构的机芯，都是将原燃气计量表机芯的 摇杆替换成"结构设计B"的摇杆而成的。通过摇杆随温度变化伸长或縮短， 改变摇板的转动角度来实现皮膜容积的变化，实现温度修正的。与温度修 正结构相关的图见"结构设计方法B"。
动作原理动作原理与"采用"结构设计方法A""完全相同。要使体 积随温度成正比关系变化，必须使摇板的转角变化也与温度变化成一定关 系；摇板与摇臂刚性连接，因此摇臂的转角也与温度成一定关系变化。根 据四连杆机构原理(如图四所示)，在摇臂、连杆和支点不变的情况下，要 使摇臂的转角与温度成一定关系变化，摇杆的长短必须与温度成一定关系 变化。如"结构设计方法B"所述，摇杆在补偿件(双金属片)的带动下， 温度升高，双金属变形，摇杆变长，摇臂转动角度加大，带动摇板转角变 大，实现容积与温度的变化成正比关系；反之亦然。如图IO、图ll。 (二)、"关联结构"膜式燃气计量表温度体积修正设计 关联结构膜式燃气计量表温度体积修正一般采用"结构设计A"的方法 来实现。因为该种结构的燃气计量表是一种空间立体结构的四连杆机构， 通过改变摇杆实现温度修正比较困难。如前所述，该种结构的的燃气计量表要实现温度修正，必须改变其关 联结构，变为独立结构形式，增加辅助连杆机构，图如12所示。实现方式首先将关联结构变成独立结构形式，如图3所示。其次， 用上述"结构设计方法A"的摇臂替换燃气计量表的摇臂，实现温度补偿。 机芯结构如图3。机芯结构组成为在原机芯的基础上增加辅助连杆结构，辅助连杆结 构由辅助摇臂、辅助连杆组成。辅助摇臂一端与转动轴铰链连接， 一端与 辅助连杆和连杆铰链连接；连杆一端与辅助摇臂铰链连接， 一端与阀盖刚 性连接；辅助连杆一端与辅助摇臂铰链连接，另一端与曲柄铰链连接；曲 柄为四连杆机构的一个零件，曲柄运动为圆周运动，因此在不改变曲柄长 度的情况下，曲柄的运动带动辅助连杆运动的同时，不会改变阀盖的运动 轨迹位置。在增加辅助连杆结构后，将原燃气计量表机芯的摇臂替换成"结构设
计A"的摇臂而成的。通过摇臂随温度变化伸长或縮短，改变摇板的转动角 度来实现皮膜容积的变化，实现温度修正的。与温度修正结构相关的图见"结构设计方法A"。动作原理动作原理与"采用"结构设计方法A""完全相同。要使体 积随温度成正比关系变化，必须使摇板的转角变化也与温度变化成一定关 系；摇板与摇臂刚性连接，因此摇臂的转角摇杆、连杆和支点不变的情况 下，要使摇臂的转角与温度成一定关系变化，摇臂的长短必须与温度成一 定关系变化。如"结构设计方法A"所述，摇臂在补偿件(双金属片)的带 动下，温度升高，双金属变形，摇臂变短，摇臂转动角度加大，带动摇板 转角变大，实现容积与温度的变化成正比关系；反之亦然。
权利要求1、一种无源温度修正燃气计量表，它为膜式结构，包括机芯膜片、摇臂、摇杆和连杆，连杆两端分别连接摇臂和摇杆，其特征在于，还包括有温度补偿装置，所述温度补偿装置通过能改变长度的摇臂或者摇杆与所述机芯膜片连接。
2、 根据权利要求1所述的无源温度修正燃气计量表，其特征在于，所 述温度补偿装置，它为双摇臂结构，包括固定摇臂、补偿件、活动摇臂、 固定螺钉和导向螺钉，固定摇臂上开有滑槽，所述导向螺钉与滑槽活动连 接，所述补偿件的两端分别与固定摇臂和活动摇臂用固定螺钉刚性连接， 所述活动摇臂一端通过导向螺钉与固定螺钉活动连接，另一端与连杆连接。
3、 根据权利要求1所述的无源温度修正燃气计量表，其特征在于，所 述温度补偿装置包括转动盘、滑块、连接盘、补偿件等部件，所述转动盘 连接补偿件和连接盘，所述连接盘与转动盘连接后形成一个滑槽；所述滑 块上设置有连接柱，用于和连接杆连接，同时还与补偿件连接，滑块碎补 偿件的变形在连接盘与转动盘之间的滑槽中移动。
4、 根据权利要求2或3的无源温度修正燃气计量表，其特征在于，所 述补偿件为双金属片结构，所述双金属片能随温度的变化而伸縮变形。
5、 根据权利要求1或2或3所述的无源温度修正燃气计量表，其特征 在于，还设置有辅助连杆结构，所述辅助连杆结构由辅助摇臂、辅助连杆 构成，辅助摇臂一端与转动轴铰链连接， 一端与辅助连杆和连杆连接，辅 助连杆的另一端与曲柄铰链连接。
专利摘要本实用新型公开了一种无源温度修正燃气计量表，它为膜式结构，包括机芯膜片、摇臂、摇杆和连杆，连杆两端分别连接摇臂和摇杆，其特征在于，还包括有温度补偿装置，所述温度补偿装置通过能改变长度的摇臂或者摇杆与所述机芯膜片连接。该表不采用电子技术，采用纯机械结构，能在较大温度变化范围内实现连续体积计量修正到标准计量体积。该技术实现了燃气计量表在实际大气环境中的计量误差温度影响问题，同时能在所有膜式燃气计量表上实现，结构简单，生产容易，调试简单，连续修正，修正范围宽，修正后计量精度与普通燃气计量表一样。
文档编号G01F3/22GK201034662SQ200620036548
公开日2008年3月12日 申请日期2006年12月7日 优先权日2006年12月7日
发明者红 陈 申请人:红 陈