[發(fā)明專利]一種二維活塞式動(dòng)態(tài)流量計(jì)

有效

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• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN113324607B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁川;王熙;陳豪奇;章立超;阮健
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F11/04
• 分類號(hào): G01F11/04;G01F15/14;G01F15/18
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 冷紅梅

1.一種二維活塞式動(dòng)態(tài)流量計(jì)，其特征在于，所述流量計(jì)包括左殼體(7)和右殼體(18)，所述左殼體(7)和所述右殼體(18)之間通過隔板(14)密封隔開，且所述左殼體(7)、所述右殼體(18)和所述隔板(14)的中心軸相重合；定義所述左殼體(7)所在的一端為左端，所述右殼體(18)所在的一端為右端，軸向是所述中心軸方向或平行于所述中心軸的方向，軸對稱是指以所述中心軸對稱，徑向是指所述左殼體(7)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(7)的左端設(shè)有進(jìn)液板(3)，所述進(jìn)液板(3)的內(nèi)腔與所述左殼體(7)連通構(gòu)成左計(jì)量腔，所述進(jìn)液板(3)的左端設(shè)有左端蓋(2)，且所述進(jìn)液板(3)上開設(shè)有與所述左計(jì)量腔連通的進(jìn)液口(A)；所述右殼體(18)的右端設(shè)有出液板(23)，所述出液板(23)的內(nèi)腔與所述右殼體(18)連通構(gòu)成右計(jì)量腔，所述出液板(23)的右端設(shè)有右端蓋(25)，且所述出液板(23)上開設(shè)有與所述右計(jì)量腔連通的出液口(T)；

所述左計(jì)量腔內(nèi)設(shè)有左計(jì)量單元，所述右計(jì)量腔內(nèi)設(shè)有右計(jì)量單元，且所述左計(jì)量腔通過所述左計(jì)量單元進(jìn)液和排液，所述右計(jì)量腔通過所述右計(jì)量單元進(jìn)液和排液；

所述左計(jì)量單元包括同軸設(shè)置在所述左殼體(7)內(nèi)的左活塞(8)，所述右計(jì)量單元包括同軸設(shè)置在所述右殼體(18)內(nèi)的右活塞(19)，且所述左活塞(8)和所述右活塞(19)之間通過允許所述左活塞(8)和所述右活塞(19)保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)又可相對獨(dú)立地軸向移動(dòng)的聯(lián)軸器組件相連；

所述左活塞(8)將所述左計(jì)量腔分隔出密閉的位于左側(cè)的第一待測腔(C)和密閉的位于右側(cè)的第二待測腔(I)；所述左活塞(8)上設(shè)有兩條軸對稱的左活塞左通流道(h)和兩條軸對稱的左活塞右通流道(j)；所述左活塞左通流道(h)的外端口設(shè)置在所述左活塞(8)的外周面上，所述左活塞左通流道(h)的內(nèi)端口在所述左活塞(8)內(nèi)向左傾斜延伸并與所述第一待測腔(C)連通；所述左活塞右通流道(j)的外端口設(shè)置在所述左活塞(8)的外周面上，所述左活塞右通流道(j)的內(nèi)端口在所述左活塞(8)內(nèi)向右傾斜延伸并與所述第二待測腔(I)連通；且所述左活塞左通流道(h)的外端口和所述左活塞右通流道(j)的外端口在所述左活塞(8)的圓周面上等間距交替設(shè)置；

所述右活塞(19)將所述右計(jì)量腔分隔出密閉的位于左側(cè)的第三待測腔(O)和密閉的位于右側(cè)的第四待測腔(W)；所述右活塞(19)上設(shè)有兩條軸對稱的右活塞左通流道(q)和兩條軸對稱的右活塞右通流道(r)；所述右活塞左通流道(q)的外端口設(shè)置在所述右活塞(19)的外周面上，所述右活塞左通流道(q)的內(nèi)端口在所述右活塞(19)內(nèi)向左傾斜延伸并與所述第三待測腔(O)連通；所述右活塞右通流道(r)的外端口設(shè)置在所述右活塞(19)的外周面上，所述右活塞右通流道(r)的內(nèi)端口在所述右活塞(19)內(nèi)向右傾斜延伸并與所述第四待測腔(W)連通；且所述右活塞左通流道(q)的外端口和所述右活塞左通流道(q)的外端口在所述右活塞(19)的圓周面上等間距交替設(shè)置；

所述左活塞(8)連接有用于檢測所述左活塞(8)軸向位移的左位移傳感器組件(1)，所述右活塞(19)連接有用于檢測所述右活塞(19)軸向位移的右位移傳感器組件(26)；所述左位移傳感器組件(1)和所述右位移傳感器組件(26)分別與中央處理器連接，所述中央處理器接收所述左位移傳感器組件(1)發(fā)出的左位移信號(hào)和所述右位移傳感器組件(26)發(fā)出的右位移信號(hào)，并根據(jù)所述左位移信號(hào)和所述右位移信號(hào)計(jì)算流量；

所述左計(jì)量單元還包括分別設(shè)置在所述左活塞(8)左右兩端的一對滾輪運(yùn)動(dòng)組件，所述右計(jì)量單元還包括分別設(shè)置在所述右活塞(19)左右兩端的另一對滾輪運(yùn)動(dòng)組件，且所述滾輪運(yùn)動(dòng)組件均包括相配合的滾輪(6、11、17、21)和導(dǎo)軌(5、12、15、22)；

所述左活塞(8)的左右兩端分別設(shè)置有傳動(dòng)軸(41)，所述右活塞(19)的左右兩端也分別設(shè)置有另一對傳動(dòng)軸(41)，所述左活塞(8)左右兩端的滾輪(6、11)和所述右活塞(19)左右兩端的滾輪(17、21)一一可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在對應(yīng)的所述傳動(dòng)軸(41)的兩端上；

所述左計(jì)量單元的所述導(dǎo)軌(5、12)分別同軸固定在所述左計(jì)量腔內(nèi)，且所述左計(jì)量單元的導(dǎo)軌(5、12)分別與所述左活塞(8)左右兩端上的滾輪(17、21)對應(yīng)并配合；所述右計(jì)量單元的所述導(dǎo)軌(15、22)分別同軸固定在所述右計(jì)量腔內(nèi)，且所述右計(jì)量單元的導(dǎo)軌(15、22)分別與所述右活塞(19)左右兩端的滾輪(6、11)對應(yīng)并配合；

所述導(dǎo)軌(5、12、15、22)的滾動(dòng)面均呈軸向的環(huán)狀曲面，所述曲面帶有軸向的起伏，所述導(dǎo)軌(5、12、15、22)在所述中心軸方向的投影呈圓環(huán)狀，且所述的曲面有2個(gè)最高點(diǎn)(T1)和2個(gè)最低點(diǎn)(T2)，所述的最高點(diǎn)(T1)和最低點(diǎn)(T2)分別位于所述的圓環(huán)的相互垂直的兩條直徑上，所述的曲面分別依照所述的兩條直徑對稱；所述滾輪(6、11、17、21)在對應(yīng)的所述導(dǎo)軌(5、12、15、22)的滾動(dòng)面上滾動(dòng)，并推動(dòng)左活塞(8)和右活塞(19)沿軸向移動(dòng)；所述導(dǎo)軌(5、12、15、22)的內(nèi)環(huán)側(cè)高于外環(huán)側(cè)，所述的滾輪(6、11、17、21)是錐滾輪，且所述滾輪(6、11、17、21)的滾動(dòng)面與所述導(dǎo)軌(5、12、15、22)的滾動(dòng)面相適配；

位于所述左活塞(8)兩端的導(dǎo)軌(5、12)的曲面起伏的波形相互同相；位于所述右活塞(19)兩端的導(dǎo)軌(15、22)的曲面起伏的波形相互同相；

所述左計(jì)量單元和所述右計(jì)量單元沿周向錯(cuò)開45°設(shè)置，即：所述左活塞(8)和所述右活塞(19)沿周向錯(cuò)開45°設(shè)置，所述左活塞(8)和所述右活塞(19)上對應(yīng)滾輪(6、11、17、21)錯(cuò)開45°設(shè)置；

所述左殼體(7)的壁面上設(shè)有兩個(gè)沿軸向延伸的左進(jìn)液流道(D)和兩個(gè)沿軸向延伸的左出液流道(G)，且所述左進(jìn)液流道(D)和所述左出液流道(G)在所述左殼體(7)的橫截面上的投影沿所述左殼體(7)的圓周等間距交替分布；所述左進(jìn)液流道(D)通過進(jìn)液腔(B)與所述進(jìn)液口(A)連通；

所述右殼體(18)的壁面上設(shè)有兩個(gè)沿軸向延伸的右進(jìn)液流道和兩個(gè)沿軸向延伸的右出液流道，且所述右進(jìn)液流道和所述右出液流道在所述右殼體(18)的橫截面上的投影沿所述右殼體(18)的圓周等間距交替分布；所述右出液流道通過出液腔(Z)與所述出液口(T)連通；

所述隔板(14)上開設(shè)有兩個(gè)分別用于連通所述左進(jìn)液流道(D)和所述右進(jìn)液流道的第一軸向連接孔(115)，所述隔板(14)上還開設(shè)有兩個(gè)分別用于連通所述左出液流道(G)和所述右出液流道的第二軸向連接孔(113)；

所述左進(jìn)液流道(D)上開設(shè)有用于與所述左活塞左通流道(h)或所述左活塞右通流道(j)相連通的左進(jìn)液配流窗口(E)，所述左出液流道(G)上開設(shè)有用于與所述左活塞左通流道(h)或所述左活塞右通流道(j)相連通的左出液配流窗口(F)，所述左進(jìn)液配流窗口(E)和所述左出液配流窗口(F)在所述左殼體(7)的圓周上等間距交替分布；

所述右進(jìn)液流道上分別開設(shè)有用于與所述右活塞左通流道(q)或所述右活塞右通流道(r)相連通的右進(jìn)液配流窗口(P)，所述右出液流道上開設(shè)有用于與所述右活塞左通流道(q)或所述右活塞右通流道(r)相連通的右出液配流窗口(S)，兩個(gè)所述右進(jìn)液配流窗口(P)和兩個(gè)所述右出液配流窗口(S)在所述右殼體(18)的圓周上等間距交替分布；

所述進(jìn)液口(A)、所述進(jìn)液腔(B)、所述左進(jìn)液流道(D)、所述左進(jìn)液配流窗口(E)依次連通，構(gòu)成左計(jì)量單元進(jìn)液通道；所述左出液配流窗口(F)、所述左出液流道(G)、所述第二軸向連接孔(113)、所述右出液流道、所述出液腔(Z)和所述出液口(T)依次連通，構(gòu)成所述左計(jì)量單元出液通道；

所述進(jìn)液口(A)、所述進(jìn)液腔(B)、所述左進(jìn)液流道(D)、所述第一軸向連接孔(115)、所述右進(jìn)液流道、所述右進(jìn)液配流窗口(P)依次連通，構(gòu)成右計(jì)量單元進(jìn)液通道；所述右出液配流窗口(S)、所述右出液流道、所述出液腔(Z)和所述出液口(T)依次連通，構(gòu)成右計(jì)量單元出液通道；

所述聯(lián)軸器組件包括左撥桿(10)和右撥桿(16)，所述左撥桿(10)的右端設(shè)有卯孔(101)，所述右撥桿(16)的左端設(shè)有榫頭(161)，所述榫頭(161)和所述卯孔(101)嵌合定位；且固定螺栓穿過所述左撥桿(10)的右端和所述右撥桿(16)的左端，并通過螺母將所述左撥桿(10)和所述右撥桿(16)擰緊；所述左撥桿(10)的右端和所述右撥桿(16)的左端可轉(zhuǎn)動(dòng)地沿軸向貫穿所述隔板(14)；

所述左撥桿(10)的左端設(shè)有左撥叉，所述左活塞(8)的右端上設(shè)有沿軸向延伸的兩個(gè)左滑腔(81)，所述左撥叉的兩個(gè)叉頭分別可軸向滑動(dòng)地插設(shè)在所述左滑腔(81)內(nèi)；所述左撥桿(16)的右端設(shè)有右撥叉，所述右活塞(19)的左端上設(shè)有沿軸向延伸的兩個(gè)右滑腔(191)，所述右撥叉的兩個(gè)叉頭分別可軸向滑動(dòng)地插設(shè)在所述右滑腔(191)內(nèi)；所述左撥桿(10)和所述左撥桿(16)既可同步沿所述軸向移動(dòng)又可沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)；

左活塞左通流道(h)、左活塞右通流道(j)、右活塞左通流道(q)、右活塞右通流道(r)、左進(jìn)液配流窗口(E)、左出液配流窗口(F)、右進(jìn)液配流窗口(P)、右出液配流窗口(S)的位置具有如下對應(yīng)關(guān)系：

第一狀態(tài)下：

在左計(jì)量腔內(nèi)，被測液體驅(qū)動(dòng)所述左活塞(8)沿所述軸向向左移動(dòng)，所述左活塞(8)在所述左活塞(8)上的滾輪(6、11)與導(dǎo)軌(5、12)的迫使下沿周向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述左活塞左通流道(h)分別對準(zhǔn)所述左出液配流窗口(F)，所述左活塞右通流道(j)分別對準(zhǔn)左進(jìn)液配流窗口(E)；第一待測腔(C)通過相連通的所述左活塞左通流道(h)和所述左計(jì)量單元出液通道排液，第二待測腔(I)經(jīng)相連通的左活塞右通流道(j)和所述左計(jì)量單元進(jìn)液通道進(jìn)液；

在右計(jì)量腔內(nèi)，所述右活塞(19)在所述左活塞(8)的帶動(dòng)下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述右活塞(19)在所述右活塞(19)上滾輪(17、21)和導(dǎo)軌(15、22)的迫使下沿所述軸向向左移動(dòng)；所述右活塞左通流道(q)與所述右進(jìn)液配流窗口(P)、右出液配流窗口(S)均不連通，所述右活塞右通流道(r)與所述右進(jìn)液配流窗口(P)、右出液配流窗口(S)均不連通，所述第三待測腔(O)既不進(jìn)液也不排液，所述第四待測腔(W)既不進(jìn)液也不排液；

第二狀態(tài)下：

在右計(jì)量腔內(nèi)，被測液體驅(qū)動(dòng)所述右活塞(19)沿所述軸向向左移動(dòng)，且所述右活塞(19)在所述右活塞(19)上的滾輪(17、21)和導(dǎo)軌(15、22)的迫使下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述右活塞左通流道(q)分別對準(zhǔn)右出液配流窗口(S)，所述右活塞右通流道(r)分別對準(zhǔn)右進(jìn)液配流窗口(P)；所述第四待測腔(W)經(jīng)相連通的右活塞右通流道(r)和右計(jì)量單元進(jìn)液通道進(jìn)液，所述第三待測腔(O)經(jīng)相連通的右活塞左通流道(q)和右計(jì)量單元排液通道排液；

在左計(jì)量腔內(nèi)，所述左活塞(8)在所述右活塞(19)的帶動(dòng)下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述左活塞(8)在所述左活塞(8)上的滾輪(6、11)與導(dǎo)軌(5、12)的迫使下沿所述軸向向右移動(dòng)；所述左活塞左通流道(h)與左進(jìn)液配流窗口(D)、左出液配流窗口(G)均不連通，所述左活塞右通流道(j)與左進(jìn)液配流窗口(D)、左出液配流窗口(G)均不連通，所述第一待測腔(C)既不進(jìn)液也不排液，所述第二待測腔(I)既不進(jìn)液也不排液；

第三狀態(tài)下：

在左計(jì)量腔內(nèi)，被測液體驅(qū)動(dòng)所述左活塞(8)沿所述軸向向右移動(dòng)，所述左活塞(8)在所述左活塞(8)上的滾輪(6、11)與導(dǎo)軌(5、12)的迫使下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述左活塞左通流道(h)分別對準(zhǔn)所述左進(jìn)液配流窗口(E)，所述左活塞右通流道(j)分別對準(zhǔn)所述左出液配流窗口(F)；所述第一待測腔(C)經(jīng)相連通的左活塞左通流道(h)、左計(jì)量單元進(jìn)液通道進(jìn)液，所述第二待測腔(I)經(jīng)相連通的左活塞右通流道(j)和左計(jì)量單元排液通道排液；

在右計(jì)量腔內(nèi)，所述右活塞(19)在所述左活塞(8)的帶動(dòng)下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述右活塞(19)在所述右活塞(19)上的滾輪(17、21)和導(dǎo)軌(15、22)的迫使下沿所述軸向向右移動(dòng)；所述右活塞左通流道(q)與所述右進(jìn)液配流窗口(P)、右出液配流窗口(S)均不連通，所述右活塞右通流道(r)與所述右進(jìn)液配流窗口(P)、右出液配流窗口(S)均不連通，所述第三待測腔(O)既不進(jìn)液也不排液，所述第四待測腔(W)既不進(jìn)液也不排液；

第四狀態(tài)下：

在右計(jì)量腔內(nèi)，被測液體驅(qū)動(dòng)所述右活塞(19)沿所述軸向向右移動(dòng)，所述右活塞(19)在所述右活塞(19)上的滾輪(17、21)和導(dǎo)軌(15、22)的迫使下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述右活塞左通流道(q)分別對準(zhǔn)所述右進(jìn)液配流窗口(P)，所述右活塞右通流道(r)分別對準(zhǔn)所述右出液配流窗口(S)；所述第四待測腔(W)經(jīng)相連通的所述右活塞右通流道(r)和右計(jì)量單元排液通道排液，所述第三待測腔(O)經(jīng)相連通的右活塞左通流道(q)和所述右計(jì)量單元的進(jìn)液通道進(jìn)液；

在左計(jì)量腔內(nèi)，所述左活塞(8)在所述右活塞(19)的帶動(dòng)下沿所述周向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述左活塞(8)在所述左活塞(8)上的滾輪(6、11)與導(dǎo)軌(5、12)的迫使下沿所述軸向向右移動(dòng)；所述左活塞左通流道(h)與左進(jìn)液配流窗口(D)、左出液配流窗口(G)均不連通，所述左活塞右通流道(j)與左進(jìn)液配流窗口(D)、左出液配流窗口(G)均不連通，所述第一待測腔(C)既不進(jìn)液也不排液，所述第二待測腔(I)既不進(jìn)液也不排液。