一种活塞体积管用热膨胀补偿机构的制作方法

本发明涉及一种活塞体积管，尤其涉及一种用于液体流量计量的活塞体积管，属于液体流量计量领域。

背景技术：

1、活塞体积管主要用于石油产品等液体流量的计量，是一种容积法的液体流量标准装置。它由缸体、活塞系统、驱动机构等组成。工作过程中，活塞系统在驱动机构带动下往复运行。

2、在高温条件下，受材料热膨胀影响，活塞体积管的缸体轴线位置会发生变化，导致活塞系统和驱动机构的同轴度超差，破坏整个系统运转的顺畅性，严重时可能发生剧烈的摩擦、振动甚至卡死，影响活塞体积管的使用性能和寿命。

3、以往活塞体积管主要用于液体流量计量工作，工作温度为常温，因此对高温条件下热膨胀带来的影响几乎没有针对性设计。少数有高温工作要求的活塞体积管采用放大配合公差的方式，使缸体和活塞系统之间留有大于常规的间隙，这样能够在一定的温度范围内避免金属零件之间发生直接接触。但该方式一方面降低了整个装置的精度和密封性，影响计量性能，另一方面能适应的温度变化范围较小(通常不超过50℃)，超过此范围问题依然存在。

技术实现思路

1、针对现体积管受热膨胀后不同心的问题，本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构要解决的技术问题是：补偿由热膨胀导致的缸体轴线位置变化，确保温度变化过程中活塞系统和驱动机构的同轴度在允许范围内，保持活塞体积管运转的顺畅性，进而扩展活塞体积管应用的温度范围，并延长活塞体积管的使用寿命。

2、本发明的目的是通过下述技术方案实现。

3、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，用于活塞体积管，用于在缸体内液体介质温度变化引起热膨胀导致缸体直径变化时，自动保持其轴线位置。本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，包括安装座、补偿杆、支撑斜块和滑轨。还包括固定螺母和绝热垫片。安装座固定安装于设备底座上，补偿机构通过支撑斜块对缸体进行支撑。

4、作为优选，补偿杆以与缸体相同的金属材料制作，为中空结构，并通过绝热垫片和固定螺母固定在安装座上，不与安装座直接接触。支撑斜块以绝热材料制作，固定于补偿杆的两端。滑轨固定在安装座上，使得支撑斜块能够沿补偿杆的轴线方向移动。

5、进一步地，为保证支撑斜块的移动量与缸体热膨胀相适应，支撑斜块的斜面与水平面夹角为α，缸体外径为d，则补偿杆的总长度l

6、l＝d/sinα

7、支撑斜块只能水平移动，支撑斜块斜面角度不变，因此缸体与支撑斜块接触点的法线方向不变，始终垂直于斜面，故缸体直径d增大δd时，半径变化量为δd/2，为保持轴心位置不变，单边支撑斜块需要向外侧移动δl′＝δd/2sinα，则补偿杆的总伸长量为δl＝δd/sinα。由于补偿杆与缸体材料相同，其热膨胀系数也一致，则补偿杆的总长度l＝d/sinα。

8、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构的工作方法为：

9、向补偿杆的内部空腔通入与缸体内相同的液体介质，液体介质升温时，缸体发生热膨胀半径增大的同时，补偿杆同步发生热膨胀长度增加，此时固定在补偿杆两端的支撑斜块，沿滑轨向两侧分离，使得支撑斜块对缸体的支撑点下移，该变化量恰好与缸体半径增大导致的轴线升高相当，保持缸体轴线位置不变，确保温度变化过程中活塞系统和驱动机构的同轴度在允许范围内，实现对活塞体积管的热膨胀补偿。

10、现有的支撑结构，支撑斜块是固定在设备底座上的，当缸体内的液体介质温度升高时，缸体温度同步升高，发生热膨胀半径增大。由于支撑点不变，导致缸体轴线升高，活塞系统在缸体内往复运动，它的轴线由缸体轴线决定。然而驱动机构不会随缸体一起升温，会造成驱动机构和活塞系统不同轴，驱动系统在带动活塞系统往复运行时会产生额外的径向力，进而造成强烈的摩擦，产生噪音、振动，严重时会损坏密封件和活塞，甚至卡死无法使用，影响活塞体积管的使用性能和寿命。

11、有益效果：

12、1、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，能够在温度变化过程中保持活塞体积管缸体、活塞系统和驱动机构的同轴度，保证设备运行的平稳性。

13、2、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，直接使用缸体内的液体介质，无需额外的温度控制装置，简单可靠。

14、3、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，利用一个部件的热膨胀对另一个部件的热膨胀进行补偿，能够保证同步性和准确性。

15、4、本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，通过上述改进优点能够保证活塞体积管的使用性能和寿命。

技术特征：

1.一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，其特征在于：用于活塞体积管，用于在缸体(7)内液体介质温度变化引起热膨胀导致缸体(7)直径变化时，自动保持其轴线位置；本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，包括安装座(1)、补偿杆(2)、支撑斜块(3)和滑轨(4)；还包括固定螺母(5)和绝热垫片(6)；安装座(1)固定安装于设备底座(8)上，补偿机构通过支撑斜块(3)对缸体(7)进行支撑。

2.如权利要求1所述的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，其特征在于：补偿杆(2)以与缸体(7)相同的金属材料制作，为中空结构，并通过绝热垫片(6)和固定螺母(5)固定在安装座(1)上，不与安装座(1)直接接触；支撑斜块(3)以绝热材料制作，固定于补偿杆1的两端；滑轨(4)固定在安装座(1)上，使得支撑斜块(3)能够沿补偿杆(2)的轴线方向移动。

3.如权利要求1或2所述的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，其特征在于：支撑斜块(3)的斜面与水平面夹角为α，缸体(7)外径为d，则补偿杆(2)的总长度l：

4.如权利要求3所述的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，其特征在于：向补偿杆(2)的内部空腔通入与缸体(7)内相同的液体介质，液体介质升温时，缸体(7)发生热膨胀半径增大的同时，补偿杆(2)同步发生热膨胀长度增加，此时固定在补偿杆(2)两端的支撑斜块(3)，沿滑轨(4)向两侧分离，使得支撑斜块(3)对缸体(7)的支撑点下移，该变化量恰好与缸体(7)半径增大导致的轴线升高相当，保持缸体(7)轴线位置不变，确保温度变化过程中活塞系统和驱动机构的同轴度在允许范围内，实现对活塞体积管的热膨胀补偿。

技术总结
本发明公开的一种活塞体积管用热膨胀补偿机构，属于液体流量计量领域。本发明包括安装座、补偿杆、支撑斜块和滑轨，还包括固定螺母和绝热垫片。安装座固定安装于设备底座上，补偿机构通过支撑斜块对缸体进行支撑。补偿杆以与缸体相同的金属材料制作，为中空结构，并通过绝热垫片和固定螺母固定在安装座上，不与安装座直接接触。支撑斜块以绝热材料制作，固定于补偿杆的两端。滑轨固定在安装座上，使得支撑斜块能够沿补偿杆的轴线方向移动。本发明补偿由热膨胀导致的缸体轴线位置变化，确保温度变化过程中活塞系统和驱动机构的同轴度在允许范围内，保持活塞体积管运转的顺畅性，进而扩展活塞体积管应用的温度范围，并延长活塞体积管的使用寿命。

技术研发人员：沈峰,张雷,赵玉婷,杨松涛,于小丽
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14