專利名稱：一種水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向器。
背景技術(shù)：
目前的國(guó)內(nèi)外計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)中，水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置使用的換向器主要有兩種一是 閉式換向器；二是“褲衩”式開式換向器。這兩種換向器在一定程度上滿足了當(dāng)前檢測(cè)、檢 定中的量值傳遞要求，但隨著液體流量計(jì)量技術(shù)的發(fā)展，上述換向器已不能很好的滿足儀 表測(cè)量精度越來(lái)越高的要求，因此在使用中暴露出的問(wèn)題也越來(lái)越多。如閉式換向器的水 流擾動(dòng)問(wèn)題，在換向器突然進(jìn)行換向時(shí)，水流流速和壓強(qiáng)都將發(fā)生急劇變化，產(chǎn)生水擊波， 這種水擊波將會(huì)沿管道向管道入口傳播，因而造成穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的水的擾動(dòng)，進(jìn)而影響流 量計(jì)的計(jì)量性能。由于上述水流擾動(dòng)問(wèn)題是閉式換向器無(wú)法克服的嚴(yán)重缺陷，因此該型換 向器在水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的使用量越來(lái)越少，逐漸被對(duì)水流不產(chǎn)生擾動(dòng)的“褲衩”式開式換 向器取代；圖1給出了“褲衩”式開式換向器結(jié)構(gòu)組成。圖1中，“褲衩”式開式換向器包括 換向噴嘴1、第一分流器2、第一換向流道31、第二換向流道32、相互匹配的換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿 4和光電轉(zhuǎn)換器5。其中，第一分流器2有相鄰的第一分流漏斗21和第二分流漏斗22，第 一分流漏斗21和第二分流漏斗22的下端分別對(duì)應(yīng)有第一導(dǎo)引管211和第二導(dǎo)引管222 ； 此外，第一導(dǎo)引管211和第二導(dǎo)引管222的下端分別對(duì)應(yīng)地置于第一換向流道31和第二換 向流道32中；換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4與第一分流器2固定連接并與光電轉(zhuǎn)換器5相配合產(chǎn)生 計(jì)時(shí)控制信號(hào)。由于第一導(dǎo)引管211和第二導(dǎo)引管222、以及第一換向流道31和第二換向 流道32的形狀酷似“褲衩”，因此具有該種結(jié)構(gòu)的開式換向器被稱為“褲衩”式開式換向器。 其工作原理及對(duì)應(yīng)的換向流量模型可由圖2表示。由圖2可以看出該型換向器的工作過(guò)程 可以分為以下幾個(gè)階段①ItTtltl階段，在該階段換向器開始由旁通管向計(jì)量罐換入，噴嘴 噴出的水流由旁通管逐漸流入計(jì)量罐，此時(shí)計(jì)時(shí)器并未計(jì)時(shí)，該過(guò)程流入計(jì)量罐的水的累 積量用A表示；②t1(l-t2(l階段，在該階段換向器逐漸完全換入，計(jì)時(shí)器開始由t1(l時(shí)刻計(jì)時(shí)， 噴嘴噴出水流逐漸完全流入計(jì)量罐，該過(guò)程流入計(jì)量罐的水流累積量用B表示；③t2(l-t3(l 階段，在該階段換向器換向結(jié)束，噴嘴噴出的水流完全進(jìn)入計(jì)量罐，計(jì)時(shí)器接續(xù)t1(l-t2(l階段 繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)的計(jì)時(shí)，該過(guò)程流入計(jì)量罐的水流累積量用G表示；④t3(l-t4(l階段，在該階段 換向器開始由計(jì)量罐向旁通管換出，噴嘴噴出的水流由計(jì)量罐逐漸流入旁通管，計(jì)時(shí)器接 續(xù)t2crt3(l階段繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)的計(jì)時(shí)，該過(guò)程流入計(jì)量罐的水流累積量用E表示；⑤t4crt5(l 階段，在該階段換向器逐漸由計(jì)量罐向旁通管完全換出，計(jì)時(shí)器在時(shí)刻t4(l停止計(jì)時(shí)，且噴 嘴噴出的水流也逐漸完全流入旁通管，該過(guò)程流入計(jì)量罐的水流累積量用F表示。根據(jù)上 述分析知道，換向器的整個(gè)換向過(guò)程可以分為換入/換出兩個(gè)過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程為方向相 反的過(guò)程，因此換向器換向的整個(gè)過(guò)程中換入/換出是不同向的。根據(jù)換向器的工作過(guò)程 及計(jì)時(shí)的開始與結(jié)束時(shí)刻，可以得到換向器在換入/換出過(guò)程中流入計(jì)量罐中的水流累積 量為Q = A+B+G+E+F，計(jì)時(shí)時(shí)間段為t1Q-t4Q，由此可以得到換向器換向周期內(nèi)的平均流量 為q = ο/α4-、)。由于換向器噴嘴部分的流速分布不均勻及換向器換入/換出不同向，導(dǎo)致上述流量并不是換向器換向周期內(nèi)管道中的實(shí)際流量，管道中的實(shí)際流量應(yīng)該為W1 = (B+C+G+D+E) / (Vt1)。要使得 q = q1;必須有A+B+G+E+F = B+C+G+D+E,即 A+F = C+D。要滿 足A+F = C+D，必須根據(jù)流速分布對(duì)計(jì)時(shí)器的脈沖觸發(fā)位置進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際上，流量不同時(shí)， 換向器噴嘴噴出的水流流速分布也不同，如果將脈沖觸發(fā)位置根據(jù)某一流量下的流速分布 進(jìn)行調(diào)整并置于一固定位置處，則在該流量下?lián)Q向器引起的不確定度將會(huì)較小，而在其它 流量下，流速分布及脈沖觸發(fā)位置導(dǎo)致?lián)Q向器引起的不確定度將會(huì)大大增加，根據(jù)不同流 量不斷調(diào)整脈沖觸發(fā)位置的方式又不具有可行性，因此這種換向器很難實(shí)現(xiàn)A+F = C+D，所 以換向器換入/換出的一個(gè)周期內(nèi)得到的平均流量與實(shí)際流量具有較大誤差，這就給裝置 帶來(lái)較大的不確定度。要想較好的解決開式換向器“換入/換出”不同向帶來(lái)的不確定度 較大問(wèn)題，比較可行的辦法就是使得開式換向器“換入/換出同向”。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)“換入/換出同向”的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的 換向器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是該水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向 器主要包括換向噴嘴、第一分流器、第一換向流道、第二換向流道、相互匹配的換向器計(jì)時(shí) 導(dǎo)桿和光電轉(zhuǎn)換器，換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿與第一分流器固定連接，并且，在第一換向流道和第二 換向流道的下方還設(shè)有第二分流器，該第二分流器內(nèi)設(shè)有相互隔離的第一分流腔、計(jì)量腔 和第二分流腔，所述第一分流腔和第二分流腔分別位于計(jì)量腔的兩側(cè)，所述計(jì)量腔、第一分 流腔和第二分流腔均設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述計(jì)量腔、第一分流腔和第二分流腔的進(jìn)水 口分別與第一換向流道和/或第二換向流道的出水口相對(duì)應(yīng)，計(jì)量腔的出水口設(shè)于該計(jì)量 腔的底部。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述第二分流器的計(jì)量腔呈漏斗型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)中 “褲衩”式開式換向器“換入/換出不同向”的缺陷，更重要的是通過(guò)實(shí)現(xiàn)換向器的“換入/換 出同向”，大大減小了換向器換向引起的不確定度，提高了水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中“褲衩”式開式換向器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是“褲衩”式開式換向器的換向流量模型圖；圖3是本實(shí)用新型換向器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型換向器的換向流量模型圖；圖5 圖10是本實(shí)用新型換向器的換向過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是在現(xiàn)有的“褲衩”式開式換向器的基礎(chǔ)上作的進(jìn)一步改進(jìn)。如圖3所 示，與現(xiàn)有的“褲衩”式開式換向器不同的是，在第一換向流道31和第二換向流道32的下 方還設(shè)有第二分流器6，該第二分流器6內(nèi)設(shè)有相互隔離的第一分流腔61、計(jì)量腔63和第 二分流腔62，且第一分流腔61和第二分流腔62分別位于計(jì)量腔63的兩側(cè)，計(jì)量腔63、第一分流腔61和第二分流腔62均設(shè)有進(jìn)水口和出水口，計(jì)量腔63、第一分流腔61和第二分 流腔62的進(jìn)水口分別與第一換向流道31及第二換向流道32的出水口相對(duì)應(yīng)。計(jì)量腔63 的出水口設(shè)于該計(jì)量腔的底部，并設(shè)計(jì)成漏斗型，此設(shè)計(jì)有助于水流更順暢地流入計(jì)量罐。使用本實(shí)用新型的換向器時(shí)，可將換向噴嘴1、第一分流器2、第一換向流道31、第 二換向流道32，換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4、光電轉(zhuǎn)換器5作為一個(gè)整體固定在支架上并與水流量標(biāo) 準(zhǔn)裝置中的相應(yīng)出水管道相連接，其中第一分流器2的移動(dòng)由氣動(dòng)換向閥控制驅(qū)動(dòng)，同時(shí) 第一分流器2的移動(dòng)將帶動(dòng)換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4運(yùn)動(dòng)，并使換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4與光電轉(zhuǎn)換器5 相配合產(chǎn)生計(jì)時(shí)控制信號(hào)，該計(jì)時(shí)控制信號(hào)控制計(jì)時(shí)器的開始與結(jié)束。第二分流器6平安 裝在導(dǎo)軌上并由步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行水平移動(dòng)驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型換向器進(jìn)行換向時(shí)的具體工作過(guò) 程如下1)如圖5所示，水平移動(dòng)第一分流器2，使換向噴嘴1噴出的水流流入第一分流器 2的第一分流漏斗21并通過(guò)第一導(dǎo)引管211進(jìn)入第一換向流道31。2)如圖6所示，水平移動(dòng)第二分流器6，使第一換向流道31的出水口對(duì)準(zhǔn)第二分 流器6的第一分流腔61的進(jìn)水口且第二換向流道32的出水口對(duì)準(zhǔn)第二分流器6的計(jì)量腔 63的進(jìn)水口，第一換向流道31內(nèi)的水流由此經(jīng)第一分流腔61流入循環(huán)水池。3)如圖7所示，水平移動(dòng)第一分流器2，使換向噴嘴1噴出的水流流入第一分流器 2的第二分流漏斗22并通過(guò)第二導(dǎo)引管222及第二換向流道32流入第二分流器6的計(jì)量 腔63，再由計(jì)量腔63底部的出水口進(jìn)入計(jì)量罐；在第一分流器2水平移動(dòng)的同時(shí)，該第一 分流器2帶動(dòng)換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4運(yùn)動(dòng)，使換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4與光電轉(zhuǎn)換器5配合輸出一脈 沖信號(hào)以控制計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。4)如圖8所示，水平移動(dòng)第二分流器6，使第一換向流道31的出水口對(duì)準(zhǔn)所述計(jì) 量腔63的進(jìn)水口。5)如圖9所示，水平移動(dòng)第一分流器2，使換向噴嘴1噴出的水流流入第一分流漏 斗21，并通過(guò)第一導(dǎo)引管211及第一換向流道31流入第二分流器6的計(jì)量腔63，再由計(jì)量 腔63底部的出水口進(jìn)入計(jì)量罐。在該步驟中計(jì)時(shí)器不停止計(jì)時(shí)。6)如圖10所示，水平移動(dòng)第二分流器6，使第二換向流道32的出水口對(duì)準(zhǔn)第二分 流器6的第二分流腔62的進(jìn)水口。7)水平移動(dòng)第一分流器2，使換向噴嘴1噴出的水流流入第二分流漏斗22并通過(guò) 第二導(dǎo)引管222及第二換向流道32流入第二分流器6的第二分流腔62后，再流入循環(huán)水 池；在第一分流器2水平移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4運(yùn)動(dòng)，使換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿4與光 電轉(zhuǎn)換器5配合輸出一脈沖信號(hào)以控制計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。本實(shí)用新型換向器的上述結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)了換向器的計(jì)時(shí)開始 (對(duì)應(yīng)上述工作過(guò)程的步驟3))和計(jì)時(shí)結(jié)束(對(duì)應(yīng)上述工作過(guò)程的步驟7))在同一方向同 一位置處完成，即實(shí)現(xiàn)了換向器“換入/換出同向”。圖4所示的換向流量模型為本實(shí)用新 型換向器裝置換向過(guò)程對(duì)應(yīng)的流量模型。由圖4可以知道，由于該流量模型是“換入/換 出同向”模型，所以實(shí)現(xiàn)了 A = D，C = F，A+F = C+D，克服了“褲衩”式開式換向器難以實(shí)現(xiàn) 的A+F = c+D問(wèn)題，因此最終實(shí)現(xiàn)了換向器一個(gè)換向周期的計(jì)時(shí)時(shí)間段內(nèi)平均流量與實(shí)際 流量相等 W1= (B+C+G+D+E) / (、-、)= (A+B+G+E+F) / (、-、)= q。
權(quán)利要求一種水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向器，包括換向噴嘴(1)、第一分流器(2)、第一換向流道(31)、第二換向流道(32)、相互匹配的換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿(4)和光電轉(zhuǎn)換器(5)，換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿(4)與第一分流器(2)固定連接，其特征在于在第一換向流道(31)和第二換向流道(32)的下方還設(shè)有第二分流器(6)，該第二分流器(6)內(nèi)設(shè)有相互隔離的第一分流腔(61)、計(jì)量腔(63)和第二分流腔(62)，所述第一分流腔(61)和第二分流腔(62)分別位于計(jì)量腔的兩側(cè)，所述計(jì)量腔、第一分流腔和第二分流腔均設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述計(jì)量腔、第一分流腔和第二分流腔的進(jìn)水口分別與第一換向流道(31)和/或第二換向流道(32)的出水口相對(duì)應(yīng)，計(jì)量腔(63)的出水口設(shè)于該計(jì)量腔的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向器，其特征在于所述第二分流器 (6)的計(jì)量腔呈漏斗型。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的換向器，該換向器包括換向噴嘴、第一分流器、第一換向流道、第二換向流道、相互匹配的換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿和光電轉(zhuǎn)換器，換向器計(jì)時(shí)導(dǎo)桿與第一分流器固定連接，在第一換向流道和第二換向流道的下方還設(shè)有第二分流器，第二分流器內(nèi)有相互隔離的第一分流腔、計(jì)量腔和第二分流腔，第一分流腔和第二分流腔分別位于計(jì)量腔的兩側(cè)，計(jì)量腔、第一分流腔和第二分流腔均有進(jìn)水口和出水口，計(jì)量腔、第一分流腔和第二分流腔的進(jìn)水口分別與第一換向流道和/或第二換向流道的出水口對(duì)應(yīng)，計(jì)量腔的出水口設(shè)于其底部。本實(shí)用新型通過(guò)實(shí)現(xiàn)換向器的“換入/換出同向”提高了水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01F25/00GK201622100SQ201020113210
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者鄭建英, 馬龍博 申請(qǐng)人:浙江省計(jì)量科學(xué)研究院