低漏流容積式流量計_工作原理_結(jié)構(gòu)設(shè)計
在科技的迅猛發(fā)展的今天,常用的流量計所存在的問題是很難實現(xiàn)測量。勒洛三角形原理流量計采用容積法測量流量,利用勒洛三角形在正方形約束下轉(zhuǎn)動時兩者之間的空隙周期性的變化,由單向閥門控制的流體在空隙變化時進出流量計。它具有測量,漏流少,壓降低的特點。本文就對其機械實現(xiàn)進行探索。
1、流量計原理:
流量計的正方形內(nèi)腔 (設(shè)正方形邊長為 1,對應(yīng)正三角形邊長也為1) 被勒洛三角形分成四個區(qū)域,四角放置閥門。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨著流體的流入轉(zhuǎn)動時,正方形的每一條邊始終有一個且只有一個點與轉(zhuǎn)子接觸,這樣就把流量計內(nèi)腔平面分成四個相互隔開的獨立部分,且每一獨部分立面積的大小隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而發(fā)生變化。在閥門的控制下,流體隨面積減小離開流量計,隨面積增大進入流量計。轉(zhuǎn)子每個周期變化量將超過1.828 個面積單位。
2、圓角結(jié)構(gòu):
勒洛三角形在正方形約束下的運動在轉(zhuǎn)角處的軌跡是橢圓的一部分,如圖 1所示。
圖1 勒洛三角形轉(zhuǎn)角處運動軌跡和其幾何中心軌跡
經(jīng)計算,該軌跡的參數(shù)方程為 (1) 式和 (2) 式。
如圖 1所示,勒洛三角形幾何中心運動軌跡是由四個對稱的部分橢圓形成的公共區(qū)域輪廓,每個橢圓的參數(shù)方程為 (3) 式和 (4) 式。
設(shè)計中,可將上蓋設(shè)計為能夠包絡(luò)住三角形幾何中心軌跡的圓。上蓋圓的***大直徑應(yīng)略小于 ();此時上蓋的制作可節(jié)省較材料。
3、流量進出系統(tǒng):
圖2 流量進出系統(tǒng)
4、流量計轉(zhuǎn)子設(shè)計:
轉(zhuǎn)子強度較低,轉(zhuǎn)子尖角處摩擦***多,壽命***短。因此考慮利用滾子結(jié)構(gòu)來進行優(yōu)化,將尖角處轉(zhuǎn)化為純滾動運動。容積式流量計***大的誤差來源就是漏流,材料選取會影響摩擦力,壓降也隨之變化,進而影響漏流。設(shè)計采用圓角結(jié)構(gòu)解決尖角應(yīng)力集中問題,并采用特殊材料涂層 (如石墨烯等具有耐摩擦,耐腐蝕性的材料) 和彈性轉(zhuǎn)子結(jié)合解決密封和摩擦的問題。