机械膜式燃气表原理

机械膜式燃气表工作原理概述
工作原理分析
机械膜式燃气表工作原理：膜式燃气表是一种自动机械仪表，皮膜运动的推动力是依靠燃气表进出口处的气体压力差。

它的源动力是由高于常压的被测气体进入皮膜的一侧内腔所产生的压力差，推动皮膜向另一侧移动而产生推动，当皮膜移动到另一侧的极限的位置时，力矩不再产生能让皮膜返回来的力，这就需要第二个皮膜相继产生同样的力来带动第一个皮膜返回移动，同时第一个皮膜的出气口变成进气口，进气口变出气口。

此时第一个皮膜可做返回运动，当第二个皮膜达到极限位置时，也可带动第二个皮膜产生返回的力。

两个皮膜相互作用牵动的皮膜转轴做往复摆动，通过皮膜摆杆，皮膜摇杆及连杆去牵动一个共同的曲柄，当曲柄接收到的扭距相差一定的相位时，就能做到连续转动，并由曲柄带动转阀连续运动，并按一定的方式改变皮膜模腔所对应的进出气口的方向和带动计数装置，从而达到连续自动计量的目的。

我公司的燃气表为两膜四腔，一个工作循环进、排气量为1.2L（0.0012m³），由前往后分别相应称为1、2、3、4室，每个室又分别对应的阀座进出气口 1、2、3、4进出口的通道相通，进出口的关闭与接通是通过阀盖的转动来控制的。

如后续第一步、第二步、第三步、第四步图所示，分别表示燃气表运行时四个具有代表性的极限位置，第一不到第二步、第二步到第三步、第三步到第四步、第四步到第一步图为每两个极限位置中间过渡的工作过程。

燃气从表的进气管进入表内，最后通过出气管排出时，表内机构开始运行，当到达第一步骤时，阀座进出气口 1和2关闭（1和2不与出气口相通），计量室2正处于充满状态，计量室1相应地处于完全排
的作用下，推动膜片向4室方向运动，由于联动机构的作用，后计量室皮膜传递牵引力使前室的连杆越过死位，1室的阀座进出气口由关闭逐渐变为接通，同时2室内的气体逐渐从阀座进出气口2通向出口。

（如上图所示，阴影为关闭，绿色箭头为进气，黑色箭头为出气），当后计量室的皮膜向右移动到极限位置时，1室的阀座进出气口完全开启，进入了计量的第二步骤。

第一步骤到第二步，当后室越过死位后，1、3是同时进气，2、4室同时排气，(V1+V3)IN=(V2+V4)OUT （如上图所示）。

第二步骤，阀座进出气口 3和4关闭（3和4不与出气口相通），计量室3正处于充满状态，计量室4相应地处于完全排空状态，此时阀座进出气口1处于开启状态，阀座进出气口2与表出口通道沟通，燃气进人1室并在压差的作用下，推动膜片向2室方向运动，由于联动机构的作用，后计量室皮膜传递牵引力使前室的连杆越过死位，4室的阀座进出气口由关闭逐渐变为接通，同时3室内的气体逐渐从阀座进出气口3通向出口。

（如上图所示，阴影为关闭，绿色箭头为进气，黑色箭头为出气），当后计量室的皮膜向右移动到极限位置时，4室的阀座进出气口完全开启，从第一步骤到第二步骤完成，前后室的进出气量均为1.2L÷8=0.15L，表的总进出量均为0.15L×2=0.3L；进入了运动的第三步骤。

第二步骤到第三步，当前室越过死位后，1、4室同时进气，2、3室同时排气， (V1+V4)IN=(V2+V3)OUT （如上图所示）。

第三步骤时，阀座进出气口 1和2关闭（1和2不与出气口相通），计量室1正处于充满状态，计量室2相应地处于完全排空状态，此时阀座进出气口4处于开启状态，阀座进出气口3与表出口通道沟通，燃气进人4室并在压差的作用下，推动膜片向3室方向运动，由于联动机构的作用，前计量室皮膜传递牵引力使后室的连杆越过死位，2室的阀座进出气口由关闭逐渐变为接通，同时1室内的气体逐渐从阀座进出气口1通向出口。

（如上图所示，阴影为关闭，绿色箭头为进气，黑色箭头为出气），当后计量室的皮膜向左移动到极限位置时，2室的阀座进出气口完全开启。

从第一步骤到第三步骤完成，前后室的进出气量均为1.2L÷4=0.3L，表的总进出气量均为0.3L×2=0.6L；进入了计量的第四步骤。

第三步骤到第四步，当后室越过死位后，2、4室同时进气，1、3室同时排气，(V2+V4)IN=(V1+V3)OUT （如上图所示）。

第四步骤，阀座进出气口 3和4关闭（3和4不与出气口相通），计量室4正处于充满状态，计量室3相应地处于完全排空状态，此时阀座进出气口2处于开启状态，阀座进出气口1与表出口通道沟通，燃气进人2室并在压差的作用下，推动膜片向1室方向运动，由于联动机构的作用，后计量室皮膜传递牵引力使前室的连杆越过死位，3室的阀座进出气口由关闭逐渐变为接通，同时4室内的气体逐渐从阀座进出气口4通向出口。

（如上图所示，阴影为关闭，绿色箭头为进气，黑色箭头为出气），当后计量室的皮膜向左移动到极限位置时，3室的阀座进出气口完全开启，从第一步骤到第四步骤完成。

第四步骤到第一步，当前室越过死位后，2、3室同时进气，1、4室同时排气，(V2+V3)IN=(V1+V4)OUT （如上图所示）。

前后室的进出气量均为1.2L÷2=0.6L，表的总出气量为0.6L×2=1.2L。

完成一个工作循环。

以上四过程1、2、3、4气门完成1.2L÷4=0.3L的进、排气各一次，并且每一个循环的进、排气量与气表进气口气体压力大小无关，压力大小只能决定循环的速度。

1、2、3、4腔开关与进出气由阀盖旋转进行控制协调。

因为进气压力永远大于排气压力（排气之前腔室的气体有推动皮膜做工而出现压力损失），而阀盖自身有一定重力，所以只要气表不倾斜或者倒立安装，在工作过程中阀盖都不会和阀座产生缝隙而漏气。

机芯通过气体推动皮膜移动而带动前后旗运动，前后旗带动立轴和摇杆运动，并联动连杆带动中心轮转动，中心轮带动阀盖和过渡轮转动，过渡轮带动曲柄转动，（皮膜一个循环，带动摇杆一个循环，摇杆通过连杆带动中心轮同步旋转一周，中心轮旋转一周的过程通过过渡轮带动曲柄也同步旋转一种），综上所述，皮膜做一个循环，阀盖旋转一周，同时曲柄也旋转一周，由此可得，曲柄旋转一周进排气量均为1.2L。

曲柄带动大磁环转动，从而通过磁力传动，带动表壳外小磁环转动，小磁环齿套上的齿带动计数器调节齿转动，调节齿带动花拔齿转动，花拔齿拨动计数器头轮同步转动，头轮每转一周，拨动相邻从动轮旋转一个齿轮，从动轮再拨动前一字轮转动一个数字，以此类推，打到后一字轮转一周，带动前一字轮进一位的目的，从而达到显示测量结果的目的。

综上所属，机芯皮膜工作约8.33个循环（0.01m³÷0.0012m³≈8.33333333）计数器首轮转一圈，即阀盖转8.333圈，首字轮转1圈，所以其传动比为1÷8.333=0.12，即阀盖转一圈，首字轮转0.12圈；
阀盖转8.333圈，首字轮转一圈，首字轮的前一个红字轮转一个数字，显示用气量为0.010m³，由此推理，首字轮转10圈，其前一红字轮转1圈，所以相邻两字轮之间的传动比为0.1
皮膜体积计算
体积计算
123
1112122=V +V +V V =V =V V =91.4559.8518-12.2212.22184V =98519.085-10751.6448V =87767.4402V +=2
V V L B H mm V V V L B H ⨯⨯-∴⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯÷∴皮膜长方体四缺口
上边三棱柱右边三棱柱三棱柱方法一：拆分为多个体积块求和(去掉上下边沿圆角)皮膜体积我们拆分成三个部分分开计算再求和，如下图所示即是由图中尺寸可计算
又
[]22
232233236719.318+35.419.318V 23275.8+12297.96V 35573.76V V =V =31.52+12.22183V =3590.49361+1209.83132183V =28801.9496=87767.4402+355733
mm mm V S S h ππ=⨯⨯⨯⨯==⎡=⎣⎡∴⨯⨯⨯÷⎣⨯÷+'+÷圆台皮膜由上面可知
22.76+28801.9496
=152143.15=0.00015214315=0.15214315=V mm m L
V ∴⨯皮膜皮根据以前学习内容知道，皮膜一个工作循环是：一室排空，二室充满；一室充气一半二室排气一半；一室充满二室排空；二室充气一半一室排气一半；二室充满一室排空。

又一个皮膜控制两个腔室，即三室四室与一室二室同理且上述每一个动作过程完成进排气量都相等，均等于一膜两腔的容积一个皮膜的容积4
=0.152143154=0.6085726=2=0.60857262=1.217145212171452L L
L L ⨯∴⨯∴⨯3
即：一膜两腔的容积又一个燃气表有四个腔室（前室和后室各两个腔室）组成燃气表的回转体积一膜两腔的容积燃气表的回转体积即0.00m
电脑自动求体积：
去掉上下边沿圆角部分体积
计数器传动比计算
计数器机构简图：
35
1246
5298644810
0.121875
52/64=100%
Z Z Z i Z Z Z i i =⨯⨯∴=⨯⨯=⨯
∴根据传动比计算公式上图中传动比齿可换，后两级齿轮不可换当前齿轮机构传动比－预装齿轮机构传动比
又示值误差调节量预装齿轮机构传动比
当换为
52/60时传动比为0.13 示值误差调节6.666667%52/61时传动比为0.12786885 示值误差调节4.918031%52/62时传动比为0.12580645 示值误差调节3.225805%46/55时传动比为0.12545455 示值误差调节2.937067%35/42时传动比为0.125 示值误差调节2.564103%39/47时传动比为0.12446808 示值误差调节2.127655%52/63时传动比为0.12380952 示值误差调节1.587298%51/62时传动比为0.-12142857 示值误差调节3.663015%41/50时传动比为0.123 示值误差调节9.230769%40/49时传动比为0.12244898 示值误差调节4.709579%52/64时传动比为0.121875（预装） 示值误差调节0%38/47时传动比为0.1212766 示值误差调节0.4909949%29/36时传动比为0.12083333 示值误-----2.262441-差调节0.8547036%53/66时传动比为0.12045455 示值误差调节1.165497%52/65时传动比为0.12 示值误差调节1.538462%55/69时传动比为0.11956522 示值误差调节1.895204%27/34时传动比为0.11911765 示值误差调节%52/66时传动比为0.11818182 示值误差调节--3.030302%36/46时传动比为0.1173913 示值误差调节3.678933%39/50时传动比为0.117 示值误差调节4%
曲柄摇杆机构构结构分析本公司生产的家用燃气表四连杆机构简图
四连杆机构，其充分必要条件：最长杆的长度，必须小余其余三个杆长度总和。

由上图得：
64.29＜32.4+55+9
所以可以说明其为四连杆机构
曲柄摇杆机构条件：在满足四连杆机构的条件下，最长杆长度与与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，而且将与最短杆相邻的杆相对固定作为机架，则所组成的机构为曲柄摇杆机构
由上图得：
64.29+9＜32.4+55，而且上图中与长度为9mm的最短杆的相邻杆（长度为64.29杆）相对固定，所以其机构为曲柄摇杆机构。

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