容积流量计原理

容积式流量计原理和构造
4-1.腰轮流量计
腰轮流量计又叫罗茨流量计，其原理图如图4-1所示，其结构特征为：在流量计的壳体内有一个测量室，测量室内有一对或两对可以相切旋转的腰轮（由此得名为腰轮流量计），在计量室壳体的外面与两个腰轮同轴各安装了一个传动齿轮，它们相互啮合联动。

流量计的工作原理是利用测量元件两个腰轮，把流体连续不断的分割成单个的体积部分，利用驱动齿轮和计数指示机构以计量出流体总体积量。

流量计工作过程具体如下：在图4-1中由腰轮O1的外侧壁、壳体的内侧壁以及腰轮两端盖板之间，形成一封闭间（即计量室），空间内的流体即为由测量元件将连续流体分割成的单个体积。

从流入口流入流体时，下面的腰轮虽然受到流入流体的压力，但不产生旋转力，而上面的腰轮受到流体流入的压力后沿箭头方向旋转。

当旋转成（2）的状态时，两个腰轮都产生了沿箭头方向的旋转力，使旋转到（3）的状态。

此时与（1）的状态相反，下面的腰轮产生旋转力继续旋转，又变成了（1）的状态，从而腰轮连续不断地进行转动。

两个腰轮各旋转一周，完成从（1）到下一个（1）以前的运转过程，便排出四个计量室的体积量，并将流体从流入口送到流出口。

只要知道计量室空间的容积和腰轮转动的转数，就可得到被计量流体的体积量。

设计量室的容积为V1，流体流过时，腰轮的转数为N，则在N次动作的时间内流过流量计的流体体积V为： V = NV
（4-1）
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流量计有立式和卧式两种结构形式，立式流量计结构紧凑，能有效的利用空间，减少占地面积。

图4-1 腰轮工作原理
流量计由壳体、腰轮转子组件（即内部测量元件）、驱动齿轮与计数指示组件等构成。

腰轮的组成有两种，一种是只有一对腰轮，此种为普通腰轮流量计。

另一种
是由两对互成45°角的组合腰轮,此种称为45°角组合式腰轮流量计。

普通腰轮流量计运行时产生的振动较大，组合式腰轮流量计振动小，适合用于大流量计量。

腰轮流量计能用于各种清洁液体的流量计量，尤其适用于原油等的油品计量，也可制成测量气体的流量计。

它的计量准确度高，可达0.5~0.1级。

它的缺点主要是体积大、笨重、进行周期检定较困难。

压损较大，运行中有振动。

4.2 椭圆齿轮流量计
椭圆齿轮流量计的原理如图4-2所示，流量计的结构特征为：在壳体内部的测量室内有一对断面为椭圆形的齿轮柱体，他们相互啮合进行联动。

其工作原理与腰轮流量计类同。

椭圆齿轮流量计与腰轮流量计在结构上不同之处在于前者由测量元件——一对椭圆齿轮转子直接联动，后者的测量元件——一对腰轮转子不能直接联动，而是由外接齿轮进行联动。

图4-2 椭圆齿轮流量计工作原理
椭圆齿轮流量计的计量特性与腰轮流量计相同，适用于计量石油及各种燃油的计量，用特殊材料制成的流量计，可用于饮料食品及食用油品的。

其计量准确度较高，一般为1~0.2级。

其计量口径范围较小，因为直接由测量元件齿轮转子啮合传动，所以被计量的液体必须清洁。

为使流量计可靠运行，流量计前常安装过滤器。

也有制成用于测量气体的椭圆齿轮流量计。

还有一种卵形齿轮流量计。

其结构和工作原理与椭圆齿轮流量计完全一样，不同之处是将椭圆齿轮变成卵形齿轮。

这里不再详述。

4.3刮板流量计
刮板流量计的结构有凸轮和凹线两种型式。

它们的结构特征是：在流量计测量室内有两对（或三对）可旋转的刮板，在转子圆筒的槽内沿径向滑动。

两对径向连接的两个刮板顶端之间的距离为一定值。

其工作原理为：在有压流体的作用下，推动刮板与转子的旋转，测量元件刮板把流体连续不断的分割成单个的体积，然后利用驱动齿轮和计数指示机构计量出流体总量。

图4-4 刮板流量计工作原理
图4-3（a）所示为凹线式刮板流量计。

其动作过程与图4-3（b）凸轮式流量计基本相同。

区别在于凸轮式刮板的滑动是靠凸轮控制转子按顺时针方向转动的，而凹线式刮板的滑动是靠具有凹线的壳体来实现转子按逆时针方向转动的。

刮板流量计适用于计量液体流量，能计量含杂质的流体。

准确度较高，可达0.2级。

振动和噪音小。

因采用了双壳体不受管道应力的影响，检查维修较方便。

流量计结构较复杂，制造精度要求高。

还有一种弹性刮板流量计，其旋转刮板的前端为弹性体。

由壳体、弹性刮板、叶片形成一定溶剂的流量室。

转子每转一周所通过的流体体积为计量室容积的三倍。

转子的转动通过磁联轴器经减速传入指示器，以指示出体积流量值。

若转子的转动经减速传入脉冲发汛器，则可输出与流量计成正比的电远传脉冲讯号，可制成远传型流量计。

流量计适用于连续测量流经封闭管道内液体的流量。

由于独特的弹性转子构造，尤其适用于含有颗粒杂质的脏物流。

4.4双转子流量计
双转子流量计是一种设计独特、经精密加工和精密装配的容积流量计。

用于计量液体的流量。

流量计除有直读式计数器指示流量外，还可配接脉冲发汛器，将正比于流量值
的流量计计量腔内转动件旋转次数转换为脉冲信号，再将此信号输入显示仪表或计算机，可以实现流量的远距离测量和控制。

根据实际需要，可将脉冲信号输入转换器进行信号转换。

若只具有将流量信号转换为脉冲信号的部分则称之为容积式流量传感器。

传感器与显示仪配接，可用于测量流量；若与控制仪和执行器等配接，则可用于具有多种功能的流量测量于控制。

流量计的基型结构由测量室和转子、外壳、误差调整器、计数器以及自动压力润滑系统（简称为APL系统）等几部分组成。

转子的结构又分两种形式：一为横向结构（又称标准结构），另一为轴向结构。

流量的测量式在测量室内进行的。

在流体差压的作用下，转子产生旋转运动，转动时转子将从流量计入口流入测量室内的被测液体分割成已知体积的“螺旋状液块”，随着转子的转动，这些“液块”经计数机构后被排出测量室，最后由流量计出口排出。

液体流量与转子的转数成正比，转子的转数通过传动齿轮系统传送到计数器显示流体流量。

两个转子并非互相啮合而彼此推动旋转，而是由安装于两个转子轴上的时规齿轮的啮合转动使转子之间始终保持适当间隙，所以转子能平稳的同步转动。

公称口径不小于80mm的流量计，采用双壳体结构，内壳体为计量室壳体，它采用活动结构，可以整体拆装。

在流量计指示机构的传动齿轮输出轴上连接了一个误差调整器，它像一个齿轮变送器（类似于手表的快慢调节），十分方便的对流量计的误差进行调整。

误差调整器采用差动原理，不需要更换齿轮副就可改变传动系统的传动比。

流量计可以配接专用的自动压力润滑系统（APL），它为流量计的轴承、时规齿轮、计数器传动齿轮等自动而稳定的提供清洁的润滑油。

APL系统由油缸及活塞、溢流阀、针状截流阀、指示器、加油装置（油嘴）和机械密封装置等组成。

带有APL系统的流量计，设计用于非润滑性的液体或含研磨性颗粒的液体。

多用于要求准确度高、寿命长的场所。

流量计所有测量单元中的轴承、调节齿轮和指示机构的传动齿轮都完全与计量液体隔离，并在清洁的润滑油中运转。

流量计准确度等级有0.1、0.2、0.5级。

工作液体温度范围可达-29~232℃。

适用于石油、化工及各种工业液体的计量，工作液体的粘度达1000Pa·S以上。

流量计除现场直读显示型以外，还可配接适当的附加装置可实现温度补偿、现场预置、打印、远程显示和控制等功能。