[發(fā)明專利]一種疊滾型雙聯(lián)二維活塞式動態(tài)流量計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110581240.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113324606B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁川;陳豪奇;章立超;奚其昌;阮健
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G01F11/04
• 分類號: G01F11/04;G01F15/14;G01F15/18
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 冷紅梅

1.一種疊滾型雙聯(lián)二維活塞式動態(tài)流量計，其特征在于：所述流量計包括中心軸相重合的左殼體(2)、連接殼體(8)和右殼體(16)，所述左殼體(2)和所述右殼體(16)通過所述連接殼體(8)密封連通，所述左殼體(2)上設(shè)有進液口，所述右殼體(16)上設(shè)有出液口；定義所述左殼體(2)所在的一端為左端，所述右殼體(16)所在的一端為右端，軸向是所述的中心軸方向或平行于所述的中心軸的方向，軸對稱是指以所述的中心軸對稱，徑向是指所述連接殼體(8)橫截面的直徑所在的方向，周向是圍繞所述中心軸的方向；

所述左殼體(2)內(nèi)設(shè)有左計量單元，所述右殼體(16)內(nèi)設(shè)有右計量單元，且所述左殼體(2)通過所述左計量單元進液和排液，所述右殼體(16)通過所述右計量單元進液和排液；

所述左計量單元包括同軸設(shè)置在所述左殼體(2)內(nèi)的左缸體(4)，所述右計量單元包括同軸設(shè)置在所述右殼體(16)內(nèi)的右缸體(14)；所述左缸體(4)內(nèi)同軸設(shè)有左活塞(5)，所述右缸體(14)內(nèi)同軸設(shè)右活塞(17)，且所述左活塞(5)和所述右活塞(17)之間通過允許所述左活塞(5)和所述右活塞(17)保持同步轉(zhuǎn)動又可相對獨立地軸向移動的疊滾型傳動裝置相連，且所述疊滾型傳動裝置設(shè)置在所述連接殼體(8)的內(nèi)腔內(nèi)；

所述左活塞(5)的左右兩端分別連接有同心環(huán)(3)，所述左活塞(5)的中間設(shè)有第一臺肩，且所述第一臺肩和所述同心環(huán)(3)將所述左缸體(4)的內(nèi)腔分隔出密閉的第一左腔室(C)和密閉的第一右腔室(E)；所述第一臺肩上沿周向等間隔設(shè)有四條第一左軸向槽(a)和四條第一右軸向槽(b)，且所述第一左軸向槽(a)和所述第一右軸向槽(b)在所述左活塞(5)的橫截面的圓周上等間距交替設(shè)置，其中：所述第一左軸向槽(a)與所述第一左腔室(C)連通，所述第一右軸向槽(b)與所述第一右腔室(E)連通；

所述右活塞(17)的左右兩端分別連接有另一對所述同心環(huán)，所述右活塞(17)的中間設(shè)有第二臺肩，且所述第二臺肩和所述右活塞(17)上的所述同心環(huán)將所述右缸體(14)的內(nèi)腔分隔出密閉的第二左腔室(H)和密閉的第二右腔室(J)；所述第二臺肩上沿周向等間隔設(shè)有四條第二左軸向槽(d)和四第二右軸向槽(c)，且所述第二左軸向槽(d)和所述第二右軸向槽(c)在所述右活塞(17)的橫截面的圓周上等間距交替設(shè)置，其中：所述第二左軸向槽(d)與第二左腔室(H)連通，所述第二右軸向槽(c)與所述第二右腔室(J)連通；

所述左活塞(5)連接有用于檢測所述左活塞(5)軸向速度的左速度傳感器組件(1)，所述右活塞(17)連接有用于檢測所述右活塞(17)軸向速度的右速度傳感器組件(18)；所述左速度傳感器組件(1)和所述右速度傳感器組件(18)分別與中央處理器連接，所述中央處理器接收所述左速度傳感器組件(1)發(fā)出的左速度信號和所述右速度傳感器組件(18)發(fā)出的右速度信號，并根據(jù)所述左速度信號和所述右速度信號計算流量；

所述疊滾型傳動裝置設(shè)置在所述連接殼體(8)內(nèi)，且所述疊滾型傳動裝置包括連接組件、錐滾輪組件和導軌組件，所述連接組件的兩端分別與所述左活塞(5)和所述右活塞(17)相連；所述連接組件的兩端分別設(shè)有所述導軌組件，所述錐滾輪組件設(shè)置在所述連接組件的中間，且所述錐滾輪組件的外導軌9、內(nèi)導軌10與所述導軌組件的滾動面相配合；

所述連接組件包括連接所述左活塞(5)的外軸(7)和連接所述右活塞(17)的內(nèi)軸(13)，所述外軸(7)和所述內(nèi)軸(13)可軸向滑動地設(shè)置在十字軸(23)上，所述十字軸(23)在所述中心軸方向上的投影呈十字形；

所述外軸(7)包括外軸體，所述外軸體的右側(cè)設(shè)有兩條形成叉口的軸對稱的第一軸臂，所述第一軸臂的左端設(shè)有沿所述徑向延伸的第一滑扣(702)，所述第一軸臂的右端設(shè)有沿所述徑向延伸的第二滑扣(704)，所述外軸體的左端設(shè)有連接所述左活塞的第一鎖扣(701)；

所述內(nèi)軸(13)包括內(nèi)軸體，所述內(nèi)軸體的左側(cè)設(shè)有兩條形成叉口的軸對稱的第二軸臂，所述第二軸臂的右端設(shè)有沿所述徑向延伸的第三滑扣(1302)，所述第二軸臂的右端設(shè)有沿所述徑向延伸的第四滑扣(1303)，所述內(nèi)軸體的右端設(shè)有連接所述右活塞的第二鎖扣(1304)；

所述外軸(7)和所述內(nèi)軸(13)交叉的叉設(shè)在所述十字軸(23)上，且所述第一軸臂和所述第二軸臂既可在所述十字軸(23)上沿所述中心軸方向移動又可沿所述周向轉(zhuǎn)動；

所述錐滾輪組件包括套設(shè)在所述第一軸臂和所述第二軸臂上的疊滾輪殼體(12)，所述連接殼體(8)上設(shè)有凹陷的第一環(huán)形槽(803)，所述疊滾輪殼體(12)的中間設(shè)有凹陷的第二環(huán)形槽(1203)，所述第一環(huán)形槽(803)和所述第二環(huán)形槽(1203)扣合形成高壓腔(F)；所述疊滾輪殼體(12)的左端上沿周向等間隔設(shè)有四個向右傾斜的左錐形孔(1202)，所述疊滾輪殼體(12)的右端上沿周向等間隔設(shè)有四個向左傾斜的右錐形孔(1205)，所述左錐形孔(1202)和所述右錐形孔(1205)交替設(shè)置；所述左錐形孔(1202)的中軸線與所述中心軸的夾角和所述右錐形孔(1205)的中軸線與所述中心軸的夾角相等，所述左錐形孔(1202)和所述右錐形孔(1205)內(nèi)均可轉(zhuǎn)動地設(shè)有錐滾輪(1101)；

所述導軌組件包括外導軌(9)和內(nèi)導軌(10)，所述外導軌(9)和所述內(nèi)導軌(10)的滾動面均呈軸向的環(huán)狀曲面，所述曲面帶有軸向的起伏，所述外導軌(9)和所述內(nèi)導軌(10)在所述中心軸方向的投影呈圓環(huán)狀，且所述的曲面等間隔交替設(shè)有4個最高點(T1)和4個最低點(T2)，所述的最高點(T1)和最低點(T2)分別位于所述的圓環(huán)的四條直徑上，所述的曲面分別依照所述的四條直徑對稱；

所述外導軌(9)固定設(shè)置在所述外軸(7)的兩端，所述內(nèi)導軌(10)固定設(shè)置在所述內(nèi)軸(13)的兩端，所述外導軌(9)的內(nèi)徑略大于所述內(nèi)導軌(10)的外徑，所述外導軌(9)、所述內(nèi)導軌(10)的內(nèi)環(huán)側(cè)高于外環(huán)側(cè)，所述錐滾輪的錐面與所述外導軌(9)的滾動面、所述內(nèi)導軌(10)的滾動面相適配；所述錐滾輪(1101)在對應(yīng)的所述滾動面上滾動，并推動左活塞(5)和右活塞(17)沿軸向移動；

所述左殼體(2)內(nèi)設(shè)有左第三軸向孔(201)，所述左殼體(2)的殼壁上分別設(shè)有左第四軸向孔(203)、左第五軸向孔(209)、左第六軸向孔(210)、左第七軸向孔(211)、連接左第三軸向孔(201)和左第六軸向孔(210)的左第一徑向孔207、連接左第三軸向孔(201)和左第五軸向孔(209)的左第二徑向孔(208)；所述左第三軸向孔(201)的內(nèi)表面上分別設(shè)有左第一環(huán)形槽(202)和左第二環(huán)形槽(204)；左第一環(huán)形槽(202)和所述左缸體(4)的外周面圍合形成左進液腔(B)，左第二環(huán)形槽(204)和所述左缸體(4)的外周面圍合形成左出液腔(D)；

所述右殼體(16)內(nèi)設(shè)有右第三軸向孔(1606)，所述右殼體(16)的殼壁上設(shè)有右第四軸向孔(1601)、右第五軸向孔(1603)、右第六軸向孔(1611)、右第七軸向孔(1610)、連接右第三軸向孔(1606)和右第五軸向孔(1603)的右第一徑向孔(1605)、連接右第四軸向孔(1601)和右第三軸向孔(1606)的右第二徑向孔(1602)、連接右第三軸向孔(1606)和右第七軸向孔(1610)的右第三徑向孔(1612)；所述右第三軸向孔(1606)的內(nèi)表面上分別設(shè)有右第一環(huán)形槽1604和右第二環(huán)形槽(1607)；右第一環(huán)形槽1604和所述右缸體(14)的外周面圍合形成右進液腔(G)，右第二環(huán)形槽(1607)和所述右缸體(14)的外周面圍合形成右出液腔(I)；

所述連接殼體(8)內(nèi)設(shè)有中間軸向通孔(802)，所述連接殼體(8)的殼壁上設(shè)有連通左第四軸向孔(203)和右第四軸向孔(1601)的第一軸向連接孔(801)、連通左第五軸向孔(209)和右第五軸向孔(1603)的第二軸向連接孔(805)、連接左第七軸向孔(211)的第三軸向連接孔(806)、連接右第七軸向孔(1610)的第四軸向連接孔809、連接中間軸向通孔(802)和第三軸向連接孔(806)的第一徑向連接孔(804)、連接中間軸向通孔(802)和第四軸向連接孔808的第二徑向連接孔(807)；中間軸向通孔(802)的表面設(shè)有中間第一環(huán)形槽(803)；

所述左缸體(4)上開設(shè)有用于與所述第一左軸向槽(a)或所述第一右軸向槽(b)相連通的四個左進液窗口(403)，所述左缸體(4)上還開設(shè)有用于與所述第一左軸向槽(a)或所述第一右軸向槽(b)相連通的四個左出液窗口(404)，所述左進液窗口(403)和所述左出液窗口(404)在所述左缸體(4)的圓周上等間距交替分布；

所述右缸體(14)上開設(shè)有用于與所述第二左軸向槽(d)或所述第二右軸向槽(c)相連通的四個右進液窗口(1402)，所述右缸體(4)上還開設(shè)有用于與所述第二左軸向槽(d)或所述第二右軸向槽(c)相連通的四個右出液窗口(1403)，所述右進液窗口(1402)和右出液窗口(1403)在所述右缸體(14)的圓周上等間距交替分布；

進液口(A)、左進液腔(B)、左進液窗口(403)依次連接，構(gòu)成左計量單元的進液通道；左出液窗口(404)、左出液腔(D)、左第二徑向孔(208)、左第五軸向孔(209)、第二軸向連接孔(805)、右第五軸向孔(1603)、右第一徑向孔(1605)、右出液腔(I)、出液口(K)依次連接，構(gòu)成左計量單元的出液通道；

進液口(A)、左第四軸向孔(203)、第一軸向連接孔(801)、右第四軸向孔(1601)、右第二徑向孔(1602)、右進液腔(G)、右進液窗口(1402)依次連接，構(gòu)成右計量單元的進液通道；右出液窗口(1403)、右出液腔(I)、出液口(K)構(gòu)成右計量單元的出液通道；

所述疊滾輪殼體(12)外側(cè)的高壓腔(F)內(nèi)在工作時充滿高壓油；進液口(A)、左進液腔(B)、左第一徑向孔207、左第六軸向孔(210)、左第七軸向孔(211)、第三軸向連接孔(806)和第一徑向連接孔(804)依次連接，構(gòu)成第一高壓通道；

出液口(K)、右出液腔(I)、右第六軸向孔(1611)、右第七軸向孔(1610)、右第二軸向孔(1609)、第四軸向連接孔808和第二徑向連接孔(807)依次連接，構(gòu)成第二高壓通道；

位于所述外軸(7)兩端的外導軌(9)的曲面起伏的波形，相互同相，且關(guān)于所述疊滾輪殼體(12)的中心橫截面對稱；位于所述內(nèi)軸兩端的內(nèi)導軌(10)的曲面起伏的波形，相互同相，且關(guān)于所述疊滾輪殼體(12)的中心橫截面對稱；位于同一端的所述外導軌(9)和所述內(nèi)導軌(10)沿周向錯開22.5°設(shè)置，即：位于左端的所述外導軌(9)和所述內(nèi)導軌(10)上的曲面波形的相位相22.5°，位于右端的所述外導軌(9)和所述內(nèi)導軌(10)上的曲面波形的相位相22.5°；

第一左軸向槽(a)、第一右軸向槽(b)、第二左軸向槽(d)、第二右軸向槽(c)與左進液窗口(403)、左出液窗口(404)、右進液窗口(1402)、右出液窗口(1403)的位置有如下對應(yīng)關(guān)系：

第一狀態(tài)下：

右缸體(14)內(nèi)，液體驅(qū)動右活塞(17)向右移動，右活塞(17)在內(nèi)導軌(10)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿周向轉(zhuǎn)動；第二左軸向槽(d)對準右進液窗口(1402)，第二右軸向槽(c)對準右出液窗口(1403)；第二左腔室(H)依次經(jīng)右計量單元的進液通道和第二左軸向槽(d)進液，第二右腔室(J)依次經(jīng)第二右軸向槽(c)和右計量單元的排液通道排液；

左缸體(4)內(nèi)，左活塞(5)在右活塞(17)的帶動下沿周向轉(zhuǎn)動，并在外導軌(9)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿軸向向右移動；第一左軸向槽(a)與左進液窗口(403)或左出液窗口(404)均不連通，第一右軸向槽(b)與左進液窗口(403)或左出液窗口(404)均不連通，第一左腔室(C)既不進液也不排液，第一右腔室E既不進液也不排液；

第二狀態(tài)下：

左缸體(4)內(nèi)，液體驅(qū)動左活塞(5)向右移動，左活塞(5)在外導軌(9)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿周向轉(zhuǎn)動；第一左軸向槽(a)對準左進液窗口(403)，第一右軸向槽(b)對準左出液窗口(404)；第一左腔室(C)依次經(jīng)左計量單元的進液通道和第一左軸向槽(a)進液，第一右腔室E依次經(jīng)第一右軸向槽(b)和左計量單元的排液通道排液；

右缸體(14)內(nèi)，右活塞(17)在左活塞(5)的帶動下沿周向轉(zhuǎn)動，并在內(nèi)導軌(10)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿軸向向左移動；第二左軸向槽(d)與右進液窗口(1402)或右出液窗口(1403)均不連通，第二右軸向槽(c)與右進液窗口(1402)或右出液窗口(1403)均不連通；第二左腔室(H)既不進液也不排液，第二右腔室(J)既不進液也不排液；

第三狀態(tài)下：

右缸體(14)內(nèi)，液體驅(qū)動右活塞(17)向左移動，右活塞在內(nèi)導軌(10)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿周向轉(zhuǎn)動；第二右軸向槽(c)對準右進液窗口(1402)，第二左軸向槽(d)對準右出液窗口(1403)；第二右腔室(J)依次經(jīng)右計量單元的進液通道和第二右軸向槽(c)進液；第二左腔室(H)依次經(jīng)第二左軸向槽(d)和右計量單元的排液通道排液；

左缸體(4)內(nèi)，左活塞(5)在右活塞(17)的帶動下周向轉(zhuǎn)動，并在外導軌(9)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿軸向向左移動；第一左軸向槽(a)與左進液窗口(403)或左出液窗口(404)均不連通，第一右軸向槽(b)與左進液窗口(403)或左出液窗口(404)均不連通，第一左腔室(C)既不進液也不排液，第一右腔室E既不進液也不排液；

第四狀態(tài)下：

左缸體(4)內(nèi)，液體驅(qū)動左活塞(5)向左移動，左活塞(5)在外導軌(9)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿周向轉(zhuǎn)動；第一左軸向槽(a)對準左出液窗口(404)，第一右軸向槽(b)對準左進液窗口(403)；第一右腔室E依次經(jīng)左計量單元的進液通道和第一右軸向槽(b)進液，第一左腔室(C)依次經(jīng)第一左軸向槽(a)和左計量單元的排液通道排液；

右缸體(14)內(nèi)，右活塞右缸體(14)內(nèi)，右活塞(17)在左活塞(5)的帶動下沿周向轉(zhuǎn)動，并在內(nèi)導軌(10)與疊滾型傳動裝置運動迫使下沿軸向向右移動；第二左軸向槽(d)與右進液窗口(1402)或右出液窗口(1403)均不連通，第二右軸向槽(c)與右進液窗口(1402)或右出液窗口(1403)均不連通；第二左腔室(H)既不進液也不排液，第二右腔室(J)既不進液也不排液。