大口径螺翼水表的叶轮重力平衡装置及其重力平衡方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水流量计量领域，尤其涉及一种大口径螺翼水表的叶轮重力平衡装置及其重力平衡方法。
【背景技术】
[0002]大口径水表由于大流量且流量变化范围相对较小的优势，往往用于主干线管道，小区总表，工矿企业、写字楼的关口表，它的下一级的用水情况相对复杂，不同时间水表的用水量相差很大，峰值用水量接近常用流量Q3流量，但最小用水量可能只有Q3流量的
0.5%，这样对水表的配置造成了很大的麻烦，普通水表无法满足宽使用流量的要求。由于大口径管路的流量普遍难以预判，因此设计时如何合理配表是当前供水企业非常头疼的问题，经常出现“大口径小流量、小口径大流量”现象。即大口径的管道和水表经常处于远远低于最小流量乃至始动流量的情况，对于小流量性能相对较差的水平螺翼式水表而言，计量误差是相当惊人的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术不足，提供一种大口径螺翼水表的叶轮重力平衡装置及其重力平衡方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种大口径螺翼水表的叶轮重力平衡方法，该方法是在叶轮的正反面上分别设置第一浮力组件和第二浮力组件，第一浮力组件和第二浮力组件由相同材料构成，且体积相同；浮力组件的体积和密度满足V1 P ^V2P2=(VpV2) P3;其中，V:为叶轮的体积，P I为叶轮的密度，V2为浮力组件的体积，P 2为浮力组件的密度，P 3为常温(20°C )下水的密度。
[0005]进一步地，所述第一浮力组件和第二浮力组件的制备方法为:
[0006]1.根据叶轮设计第一浮力组件和第二浮力组件的模具；并计算浮力组件的目标体积和目标密度；
[0007]2.根据目标密度，将熔指在6g/10min以上的的PP材料与发泡剂一定比例混合，得到混合料；具体为:目标密度为0.8?0.9g/mL，发泡剂的质量为PP材料质量的1.5% ;目标密度为0.7?0.8g/mL，发泡剂的质量为PP材料质量的3% ;目标密度为0.6?0.7g/mL，发泡剂的质量为PP材料质量的4.5% ;目标密度为0.5?0.6g/mL，发泡剂的质量为PP材料质量的6% ；
[0008]3.将步骤2获得的混合料通过注塑机注塑到模具中，获得第一浮力组件和第二浮力组件。
[0009]进一步地，所述注塑机第一阶段的温度为180?190度，第二阶段的温度为140?150度，第三阶段的温度为140?150度，射嘴温度为200?220度；注塑压强为2.8?3.0MPa0
[0010]一种大口径螺翼水表的叶轮重力平衡装置，所述装置包括第一环形浮力组件，第二环形浮力组件，第一衬套，第二衬套、两个磁钢，第一环形刚玉，第二环形刚玉，圆弧刚玉，叶轮，平面刚玉，叶轮盒后部及叶轮盒前部；
[0011]所述叶轮具有两端凸出的中心轴，第一环形浮力组件，第二环形浮力组件分别嵌套在中心轴的两端；中心轴具有中心通孔，第一衬套和第二衬套分别从中心轴的两端嵌入到中心轴的中心通孔内；第一衬套和第二衬套均开有中心通孔，第一环形刚玉和圆弧刚玉依次嵌入安装在第一衬套的中心通孔内，平面刚玉和第二环形刚玉和依次嵌入到第二衬套的中心通孔内；所述叶轮上开有两个磁钢安装孔，两个磁钢分别安装在磁钢安装孔内，两个磁钢分别为S极磁钢和N极磁钢；
[0012]叶轮盒后部和叶轮盒前部组成叶轮盒，叶轮安装在叶轮盒内，叶轮盒后部及叶轮盒前部均具有中心顶针，叶轮盒后部的中心顶针插入到第一衬套的中心通孔内，顶住第一环形刚玉；叶轮盒前部的中心顶针插入到第二衬套的中心通孔内，顶住第二环形刚玉。
[0013]进一步地，所述第一浮力组件和第二浮力组件均具有两个第一插孔、两根插脚和中心通孔，第一插孔和插脚相间布置；叶轮的中心轴四周具有四个第二插孔，第一浮力组件和第二浮力组件的中心通孔均与中心轴配合，第一浮力组件的插脚分别插入到两个第二插孔内，插脚的末端伸入到第二浮力组件的第一插孔内；第二浮力组件的插脚分别插入到其余两个第二插孔内，插脚的末端伸入到第一浮力组件的第一插孔内。
[0014]进一步地，所述第一浮力组件和第二浮力组件，第一浮力组件和第二浮力组件由相同材料构成，且体积相同；浮力组件的体积和密度满足V1 P ASV2P2= (VA2V2) P3;其中，V1S叶轮的体积，P i为叶轮的密度，V2为浮力组件的体积，P 2为浮力组件的密度，P 3为常温(20°C )下水的密度。
[0015]本发明的有益效果在于:通过对普通螺翼式水表的关键部件叶轮进行精准的设计，利用叶轮在水里会受到水的浮力和重力的共同作用的特点，通过计算水的浮力等于水排开液体的重量，将叶轮的综合密度设计成接近水的密度，从而克服了叶轮工作时由于重力远远大于浮力，使得叶轮和顶针轴之间会产生较大摩擦力的问题，可以减少这两者之间的摩擦力，提高水表在小流量时的灵敏度。在水计量领域中具有重大实际意义。
【附图说明】
[0016]图1是一种大口径螺翼水表的叶轮重力平衡装置的结构示意图；
[0017]图2为叶轮的结构示意图；
[0018]图3为第一浮力组件和第二浮力组件的结构示意图；
[0019]图4为叶轮上中心轴和第二插孔的位置示意图；
[0020]图5为根据图4所示的叶轮设计得到的模具的结构示意图；
[0021 ] 图6为图5所示模具的俯视图；
[0022]图中，第一浮力组件I，第二浮力组件10，第一衬套2，第二衬套9、磁钢3，第一环形刚玉4，第二环形刚玉8，圆弧刚玉5，叶轮6，平面刚玉7，叶轮盒后部11，叶轮盒前部12、中心圆柱13、侧边圆柱14、侧边圆孔15、第一插孔101、插脚102、中心通孔103、中心轴61、磁钢安装孔62、第二插孔63。
【具体实施方式】
[0023]利用叶轮在水里会受到水的浮力和重力的双重作用的特点，利用水的浮力等于水排开液体的重量的思路，本发明在叶轮6的正反面上分别设置第一浮力组件I和第二浮力组件10，第一浮力组件I和第二浮力组件10由相同材料构成，且体积相同；
[0024]假设:叶轮6的体积为V1，叶轮6的密度为P I，浮力组件的体积为V2，浮力组件的密度为P2，常温(20°C )下水的密度为P3。
[0025]根据阿基米德原理，F浮=G液排=P液gV排，就有V1 P !+2V2 P 2= (V ,+2N2) P 3
[0026]Vn ^可以通过3D软件测试得到结果，如果叶轮选用聚甲醛材料，P ^ 1.36，常温20度下水的密度P3S 0.997，这样就可以计算得到浮力组件所需的密度P 2。
[0027]上述一种大口径螺翼水表的重力平衡方法可以通过如图1所示的装置来实现。所述装置包括第一环形浮力组件1，第二环形浮力组件10，第一衬套2，第二衬套9、两个磁钢3，第一环形刚玉4，第二环形刚玉8，圆弧刚玉5，叶轮6，平面刚玉7，叶轮盒后部11及叶轮盒前部12 ；
[0028]如图2所示，所述叶轮6具有两端凸出的中心轴61，第一环形浮力组件1，第二环形浮力组件10分别嵌套在中心轴的两端冲心轴61具有中心通孔，第一衬套2和第二衬套9分别从中心轴61的两端嵌入到中心轴61的中心通孔内；第一衬套2和第二衬套9均开有中心通孔，第一环形刚玉4和圆弧刚玉5依次嵌入安装在第一衬套2的中心通孔内，平面刚玉7和第二环形刚玉8和依次嵌入到第二衬套9的中心通孔内；第一衬套2和第二衬套9与叶轮6轴心采用上述间隙配合安装，对叶轮6的中心轴61起到保护作用。
[0029]如图2所示，在叶轮6上开设两个磁钢安装孔62，两个磁钢3分别安装在磁钢安装孔62内，两个磁钢3分别为S极磁钢和N极磁钢；用以接收水流信号；
[0030]叶轮盒后部11和叶轮盒前部12组成叶轮盒，为方便信号杆的插入，一