推薦一種全新的，性能*的，容積式流量計—雙轉子旋轉活塞式流量計
世界上流行的容積式流量計，在國內均有生產(chǎn)，但都處于仿制階段，沒(méi)有一種容積式流量計，具備獨立的中國知識產(chǎn)權。在結構上，國內外產(chǎn)品相差不大，但在計量性能上，國內產(chǎn)品仍落后于*水平。當用于低粘度輕質(zhì)燃料油，如車(chē)用汽油和航空煤油（簡(jiǎn)稱(chēng)汽煤油）時(shí)，這種差距尤為突出。究其原因是：主要因我國的技術(shù)工藝水平落后；其次，這些流量計的結構本身存在問(wèn)題，它們不適合用于低粘度介質(zhì)的高準確度計量。主要原因有二：所有做旋轉運動(dòng)的流量計均采用線(xiàn)密封，密封效果不佳；這些流量計中zui少有一個(gè)型面結構的重要零件，對型面很難進(jìn)行精密加工，直接降低了計量準確度。
作者提出，計量汽煤油的高準確度流量計，應具備三個(gè)條件：1、保留旋轉運動(dòng)，摒棄往復運動(dòng)。往復活塞流量計只能用于極小流量；2、采用面密封，摒棄線(xiàn)密封；3、采用圓柱面及平面結構，摒棄型面結構。經(jīng)多年潛心研究，終于設計成功滿(mǎn)足上述三要求的產(chǎn)品，被命名為《雙轉子旋轉活塞式流量計》，簡(jiǎn)稱(chēng)SXL流量計。并獲得國家發(fā)明，號為95103885.0，作者趙汝沅為權人。申請前，曾對世界各國的文獻上溯20年進(jìn)行檢索，連近似案例也未查到。故本發(fā)明有較高的新穎性和創(chuàng )造性。它不局限于一個(gè)具體的產(chǎn)品，對多因素排列組合后，可發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)品體系。工藝手段成熟后可推向國外，在計量汽煤油的場(chǎng)合，我們的結構方案優(yōu)于國外產(chǎn)品，這是具有中國獨立知識產(chǎn)權的容積式流計?！?/font>
一、流量計是世界上應用zui廣泛的計量器具之一
“流量計” 是測量呈流動(dòng)狀態(tài)的物質(zhì)量的儀器。流動(dòng)狀態(tài)的物質(zhì)包括氣體、液體、更復雜的還有氣液、液固、液液、氣液固等兩相或三相狀態(tài)的物質(zhì)。所以流量計的測量對象函蓋了一個(gè)非常寬泛的范圍。
在市場(chǎng)經(jīng)濟的前題下，將流量計用作貿易交接的依據，是對流量計需求量zui大的場(chǎng)合。家家戶(hù)戶(hù)安裝的水表、煤氣表（或天然氣表），公路邊加油站中矗立的加油機都是這種應用的實(shí)例。對流量計需求數量?jì)H次于貿易交接的還有：工農業(yè)生產(chǎn)中的過(guò)程控制，和各種不同類(lèi)型的科學(xué)研究與科學(xué)試驗。在這些方面對流量計不同品種規格、不同性能、不同數量的需求也是相當可觀(guān)的。不夸張地說(shuō)，除了家用電器外，流量計是社會(huì )需求量相當大的工業(yè)產(chǎn)品之一。
二、用于含金量高的流體物資的流量計，要求其計量準確度也高。
在商品社會(huì )里，流量計具有突出的經(jīng)濟屬性。
用句通俗的話(huà)說(shuō)，越是值錢(qián)的東西，要求計量的越準。自來(lái)水、煤氣或天然氣、車(chē)用汽油都是對人類(lèi)社會(huì )重要的稀缺物資和能源。當使用相同的計量單位，在進(jìn)行比較時(shí)，會(huì )發(fā)現其含金量相差非常懸殊。以北京的物價(jià)為例，每立方米的天然氣和自來(lái)水的價(jià)格是2－4元，而車(chē)用汽油每立方米的價(jià)格是5000元左右，兩者相差約1250~2500倍。對于計量它們的流量計的要求，相差也很懸殊。自來(lái)水表和熱水表的允許示值誤差是±2%~±5%，膜式煤氣表的示值誤差定為±1.5%~±4%。加油站中的加油機在計量車(chē)用汽油的過(guò)程中，其允許的示值誤差是±0.3%。就計量誤差而言，兩大類(lèi)相差5－16倍。
對于含金量高的物資在貿易交接中，由于計量誤差的存在，必然給貿易雙方的其中一方，造成經(jīng)濟損失。計量誤差越大，這種經(jīng)濟損失也越大，這是貿易雙方都不愿看到的。因此產(chǎn)生了對高準確度流量計的強烈需求。
±0.2%和±0.5的流量計，其計量誤差間的差值，一般是0.3%，zui多可達0.7%。一座5000立方米的油罐，在完成一次排空或注滿(mǎn)的過(guò)程中，如果分別采用±0.2%和±0.5的兩種流量計，其間形成的差值將是15~35立方米，介質(zhì)如是車(chē)用汽油，其價(jià)格將是7.5~17.5萬(wàn)元。所以貿易雙方都愿出高價(jià)，購買(mǎi)貨真價(jià)實(shí)的真正高準確度的流量計。
除了作為能源的各種燃料油以外，石化行業(yè)的其他流體產(chǎn)品；呈流體狀態(tài)的有機或無(wú)機的化工原料、中間體、成品；液體食品如奶及奶制品、飲料及酒類(lèi)；醫藥行業(yè)中的流體物料等，均屬含金量高的物資。在其生產(chǎn)過(guò)程和流通領(lǐng)域里均需高準確度的流量計。
我國目前作為能源用的成品油，其年需求量大約是1.5億噸，其中汽煤油和輕柴油各占一半。1.5億噸油大致有2億立方米，成品油從煉油廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)后，到達真正消費者之間，假定平均三易其主，在這些貿易交接中，在全國范圍內要進(jìn)行6億立方米一次的達到0.2級的精密流量計量。這對高準確流量計是一個(gè)多么龐大的需求量。
三、容積式流量計在流體物資貿易交接中的特殊地位
流量計是一個(gè)非常龐大的家族，容積式流量計是這個(gè)家族中的成員之一，而且是zui古老的成員。
容積式流量計有強大的生命力，久盛不衰，在流體物資的貿易交接中，作為計量依據，并*，是由以下原因造成的：
1.容積式流量可以達到很高的計量準確度，作為標準表用的流量計，其示值誤差可控制在±0.1%范圍之內。
2.在貿易交接中，人們只關(guān)心被計量物資（介質(zhì)）的總量，即流量計量的累計量，并不關(guān)注瞬時(shí)流量的大小。容積式流量計恰巧能滿(mǎn)足這一要求。容積式流量計，計量的結果就是流體物資的總量，或稱(chēng)為被計量介質(zhì)的累積量。
3.容積式流量計對流場(chǎng)的變動(dòng)很不敏感，并有很強的適應能力。它對被計量介質(zhì)的壓力、流速，是層流還是紊流均無(wú)特殊要求。介質(zhì)的溫度發(fā)生變化時(shí)，亦可有效地進(jìn)行修正。許多速度式流量計，在其上下游均應有一段特殊要求的直管段，而容積式流量計則*沒(méi)有這種必要。流場(chǎng)的變動(dòng)，在貿易交接的計量中是經(jīng)常發(fā)生的。
4.對眾多物理性因素的干擾，容積式流量計都有很好的抗御能力。在計量環(huán)境內，如發(fā)生電場(chǎng)的變動(dòng)、磁場(chǎng)的變動(dòng)、電磁波的干擾、存在著(zhù)一個(gè)固定的或變動(dòng)的震動(dòng)源，上述因素對于電磁流量計，渦街流量計，超聲波流量計，根據哥氏加速度原理設計的質(zhì)量流量計等，均對其計量質(zhì)量形成負面影響，降低其計量準確度。而容積式流量計則基本上不受這些因素的干擾。
5.根據哥氏加速度原理設計的質(zhì)量流量計，它的計量準確度也相當高，但是其通徑范圍受到限制，計量中的能量消耗較大。容積式流量計則相反，它的通徑范圍很寬，開(kāi)封儀表廠(chǎng)為黃島油庫設計制造的腰輪流量計，其通徑達到500mm。容積式流量計在計量中的能量消耗，比質(zhì)量流量計要少得多。
與任何技術(shù)方案一樣，對容積式流量計也應一分為二，它的不足主要表現在：大通徑的容積式流量計體大笨重；參與計量的部件加工精密，制造成本高；安裝要求嚴格；對被計量介質(zhì)中的固體雜質(zhì)敏感，容易卡死，一般在流量計上游應安裝過(guò)濾器。
四、在世界范圍和我國常用的容積式流量計
容積式流量計的結構方案非常多，經(jīng)過(guò)競爭，優(yōu)勝劣汰，在世界范圍內，常用的容積式流量計大體如圖1所示。按順序它們是：
1. 腰輪流量計；
2. 橢圓齒輪流量計；
3. 內凸輪葉片流量計；
4. 外凸輪葉片流量計；
5. 端面葉片流量計；
6. 雙轉子流量計；
7. 三轉子流量計；
8. 單轉子旋轉活塞流量計；
9. 往復活塞流量計。
其中，端面葉片流量計和三轉子流量計尚未在國內生產(chǎn)外，其余的7種流量計在我國均有企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，并形成了相當的規模。在改革開(kāi)放前，腰輪流量計和橢圓齒輪流量計是我國容積式流量計行業(yè)的主要產(chǎn)品，其余的幾種類(lèi)型，都是在改革開(kāi)放后逐步開(kāi)發(fā)出來(lái)的。
往復活塞流量計在加油機中使用，它的準確度很高，但是它的通徑受到限制，只能在25mm以下，僅用于給汽車(chē)加油。因為當通徑增大后，流量計內作往復運動(dòng)的部件的尺寸和質(zhì)量會(huì )大幅度增加，往復運動(dòng)產(chǎn)生的巨大慣性力，會(huì )形成一個(gè)強大的振動(dòng)源，這個(gè)振動(dòng)源能破壞計量系統和計量準確度。
以上9種流量計全部是由國外開(kāi)發(fā)的。不僅是容積式流量計，我國的整個(gè)流量計行業(yè)都處在仿制階段。仿制品的外形和結構與國外產(chǎn)品大體相似，但產(chǎn)品性能和計量準確度則總比人家稍遜*。究其原因，大約不外以下幾個(gè)方面：
1. 在仿制中對原創(chuàng )意圖并未*了解，只做到形似而未神似。例如，腰輪的外廓是一條連續的光滑的共軛曲線(xiàn)，不少企業(yè)的產(chǎn)品圖上，確是用幾條不同的圓弧拼湊起來(lái)的；橢圓齒輪的外廓也不是嚴格意義上的橢圓，而是一個(gè)特定形狀的卵形曲線(xiàn)；單轉子旋轉活塞流量計，活塞的腹板上有個(gè)水滴狀的缺口，許多生產(chǎn)企業(yè)并不知道這個(gè)缺口曲線(xiàn)的方程。
2. 現有的容積式流量計，參與計量的關(guān)鍵零部件多由復雜型面構成，其中雙轉子流量計的轉子，是由三維的型面組成，加工這些型面需要精密的機床，刀具，工裝，即使測量這些表面，也需設備。我們的企業(yè)不具備這些條件，因工藝質(zhì)量的問(wèn)題，導至產(chǎn)品性能的降低。
3. 我們的產(chǎn)品質(zhì)量管理體系還不完善。
五、容積式流量計的工作機理
在圖1所示的容積式流量計中有以下的共同特點(diǎn)：
1. 所有的流量計都是由運動(dòng)部件和相對靜止部件（例如殼體）組成，除序號9的往復活塞流量計的運動(dòng)部件做往復運動(dòng)外，其余的8種流量計的運動(dòng)部件都做旋轉運動(dòng)。
2. 運動(dòng)部件與靜止部之間在某個(gè)位置，能形成一個(gè)封閉的空間，這個(gè)空間的容積是固定的被稱(chēng)為測量室（Measuring chamber見(jiàn)JJG1004-86）（或稱(chēng)計量室），測量室在介質(zhì)進(jìn)口附近形成，并移向出口將被計量介質(zhì)排出，以完成計量過(guò)程。每一種流量計都有一個(gè)訊號輸出軸，軸轉動(dòng)一圈代表流量計完成了一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)工作循環(huán)中zui少有一個(gè)，也可能是多個(gè)測量室容積的介質(zhì)被計量過(guò)，即由流量計進(jìn)口輸向出口。在一個(gè)工作循環(huán)中一個(gè)或多個(gè)測量室的總容積值，被記為v。
3. 所有運動(dòng)部件能實(shí)現運動(dòng)的動(dòng)力，均來(lái)自對被計量介質(zhì)能量的消耗。運動(dòng)部件被計量介質(zhì)驅動(dòng)后，流量計進(jìn)口處的壓力高于出口處的壓力。其差值被記為△p
4. 在運動(dòng)部件和靜止部件銜接處（或稱(chēng)zui接近的地方），兩者之間必須保持一定的間隙。這個(gè)間隙有雙重的意義或雙重的作用。
A. 為產(chǎn)生相對運動(dòng)所必須。兩者之間如果是零間隙或負間隙，甚至間隙過(guò)小，都可能發(fā)生“抱死”，使相對運動(dòng)無(wú)法進(jìn)行，這是流量計的機理所不允許的。
B. 運動(dòng)部件和靜止部件銜接處的兩端，多是與進(jìn)口相通的高壓區，和與出口相通的低壓區。所以有間隙的銜接處起著(zhù)對高低壓區之間的隔離作用，或密封作用。
以上兩種作用或兩種要求是矛盾的。為使相對運動(dòng)順暢應放大兩者間的間隙；為使密封有效，應縮小間隙。實(shí)際的做法是在保持運轉靈活的前提下，采用zui小的間隙。間隙的厚度被記為δ。
5. 因為進(jìn)出口之間存在壓差，運動(dòng)部件與靜止部件（殼體）之間存在間隙，一部分介質(zhì)必將未經(jīng)計量由進(jìn)口漏向出口，這一部分介質(zhì)的量被稱(chēng)為滑流量（Slippage 見(jiàn)JJG1004-86），在流體力學(xué)里，也被稱(chēng)為“縫隙流”。流量計在一個(gè)工作循環(huán)中因縫隙流漏出介質(zhì)的容積被記為△v。 在一個(gè)工作循環(huán)中，由進(jìn)口向出口排出的介質(zhì)實(shí)際容積是[v]。
[v]＝v＋△v （1）
v可認為是固定值，而△v則是一個(gè)變動(dòng)的量?！鱲的變動(dòng)范圍和它在[v]中所占的比例，將直接影響流量計的計量準確度。
六.△v的影響因素
容積式流量計中出現滑流量，這是一個(gè)無(wú)法避免，而又影響很大的現象。應認真對待，深入分析。
被稱(chēng)為滑流量的縫隙流在流體力學(xué)里，有著(zhù)成熟的分析和研究。容積式流量計中出現的縫隙流，發(fā)生在運動(dòng)部件與靜止部件（多為殼體）之間的縫隙狀態(tài)，形成縫隙必須有兩個(gè)壁面，在容積式流量計中，靜止的壁面多為殼體，另一個(gè)壁面是由運動(dòng)部件形成的，而且運動(dòng)的方向與縫隙流的方向一致。這種縫隙流的方式如圖2所示。上壁面是靜止壁面，下壁面是運動(dòng)壁面，運動(dòng)速度為U。
圖2
圖2中縫隙流的模式可用式（2）表示。
（2）
在（2）式中的符號為：
q——縫隙的泄漏量，相當于容積式流量計中的滑流量；它的量綱是 ；
K——因不同縫隙形式而產(chǎn)生的修正系數；
b——縫隙的寬度；
δ——產(chǎn)生縫隙的兩壁面間的垂直距離，亦稱(chēng)縫隙厚度；
Δp— 縫隙兩端的壓差.即P1－P2＝Δp；
μ — 被計量介質(zhì)的動(dòng)力粘度；
L——縫隙的長(cháng)度；
U——運動(dòng)壁面的速度值。
設完成一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間為△t， 則
△v＝q△t （3）
通過(guò)以上分析可以得出許多重要的結論：
1. 因[v]＝v＋△v，其中v是常值，△v是變量，在一定條件的前題下，△v必然存在著(zhù)一個(gè)zui小值△vmin和zui大值△vmax。
△vmax－△vmin ＝
被定義為縫隙流的變動(dòng)范圍。其中△vmin的大小將影響流量計的測量正確度（correctness of measurement JJG-91），的大小將影響流量計的測量精密度（precision of measurement JJG-91）。由于△v的大小對△vmin和的大小有著(zhù)直接影響，所以△v的大小將影響流量計的測量準確度（accuracy of measurement JJG-91）。降低△v的值，是提高測量準確度的zui重要手段。
2. 系數K反映了不同的縫隙結構，對縫隙流的影響。常見(jiàn)的縫隙結構有：平行平面縫隙、同心環(huán)縫隙、偏心環(huán)縫隙、不同曲率圓柱面間的縫隙、楔形縫隙等。在此應特別說(shuō)明，式（2）于描述呈一元流方式的縫隙流，例如呈旋轉運動(dòng)的流量計中切向縫隙流，呈往復運動(dòng)的流量計中的軸向縫隙流。在做旋轉運動(dòng)的容積式流量計中還有一種端面縫隙流，端面縫隙流是一種二元流的縫隙流，它表現了更為復雜的流體力學(xué)規律，是不能用式（2）進(jìn)行分析的。在總體的縫隙流中，端面縫隙流占據著(zhù)重要的位置，欲提高流量計的計量準確度，就必須嚴格控制端面縫隙流。
3. b為縫隙的寬度，即轉子的高度或殼體計量腔的深度。它是流量計的主要結構尺寸，一般難以改變。
4. δ—縫隙厚度，這是對縫隙流或△v影響zui大的因素。q值的大小與δ3成正比。為討論方便計，暫令U＝0時(shí)，δ的值如果增加一倍，則縫隙流q將是原有值的8倍。在保持流量計靈活運轉的前提下，zui大限度的縮小δ值，成為容積式流量計設計和制造中zui重大的課題?？s小δ值，即意味著(zhù)提高組成縫隙的兩構件的制造精度，即提高轉子和殼體的制造精度。
5. Δp—縫隙兩端的壓差. 在測量過(guò)程中這是一個(gè)經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)的因素，因Δp與被計量介質(zhì)的流速或流量密切相關(guān)。介質(zhì)流速過(guò)高會(huì )使Δp增大，這是當大流量狀態(tài)下，計量準確度下降的原因之一。但是一臺的流量計，往往被要求有較寬泛的流量范圍，這就必須通過(guò)其他手段提高計量準確度，相對地淡化Δp產(chǎn)生的影響。
6. μ—被計量介質(zhì)的動(dòng)力粘度，μ值越大，q值越小。這是同一臺流量計，當用于高粘度介質(zhì)時(shí)，計量準確度偏高，用于低粘度介質(zhì)時(shí)，計量準確度偏低的主要原因。在粘度的背后還有一個(gè)溫度的因素必須考慮，石油產(chǎn)品的粘溫關(guān)系不能忽略，油庫中立式油罐均為露天設置，不僅年氣溫的變化，影響油溫；即使日氣溫的變化，也會(huì )影響油溫。在我國北方的冬季，對高粘度油品，在泵送和計量過(guò)程中要進(jìn)行人工加溫，加溫尺度的控制，也會(huì )造成粘度的變化。實(shí)際情況形成了下述邏輯鏈：油品溫度的變化→油品粘度的變化→縫隙流的變化→計量準確度的變化。
7. L—縫隙的長(cháng)度，即沿縫隙流方向的縫隙尺寸。增大L會(huì )減少縫隙流q，所以增大L可提高容積式流量計的計量準確度。
用兩個(gè)不同曲率的圓柱面處于近似相切狀態(tài)，形成的縫隙，在很多容積式流量計中得到使用。在平面圖形中，兩個(gè)不同半徑的圓相切處僅為一點(diǎn)，在幾何學(xué)中點(diǎn)是沒(méi)有長(cháng)度的。流量計內是三維空間，兩個(gè)圓柱面相切處是一條線(xiàn)，線(xiàn)的橫截面也是沒(méi)有長(cháng)度的。在計算流量計內的縫隙流時(shí)，不能將兩個(gè)圓柱面相切處的縫隙長(cháng)度視為零，可換算出一個(gè)當量長(cháng)度[L]，當然這個(gè)當量長(cháng)度[L]的值也是很小的。這種密封方式被稱(chēng)為線(xiàn)密封。
兩個(gè)等距表面間而且L有足夠長(cháng)度的縫隙密封，稱(chēng)為面密封。其他條件相同，面密封的縫隙流將遠小于線(xiàn)密封的縫隙流。用面密封構成的流量計，其計量準確度必將遠高于用線(xiàn)密封構成的流量計。
在面密封的條件下，在一個(gè)工作循環(huán)中，L值將有規律地發(fā)生變化。
8. U—運動(dòng)壁面的速度值。這一參數基本可理解為轉子外緣的切線(xiàn)速度。它代表了轉子的轉速，或代表了被計量介質(zhì)的流速流量。大流量因使U值和Δp值的同時(shí)增加，而減低了計量準確度。
9. 式（3）中的△t是完成一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，△t不是一個(gè)常值，當流量增大時(shí)，△t變小，流量減少時(shí)，△t將變大。
JJG667－97中出現了一個(gè)術(shù)語(yǔ)《始動(dòng)流量》，它的定義是：“在額定工作條件下，通過(guò)流量計的流量由零開(kāi)始緩慢增大，流量計示值開(kāi)始連續指示時(shí)的流量值，即為始動(dòng)流量。”
通過(guò)上述定義，可產(chǎn)生一種聯(lián)想，總可找到比始動(dòng)流量還要小的流量。這時(shí)的流量計已經(jīng)不顯示流量值，但確實(shí)還有流量?？衫斫獯藭r(shí)的v＝0，[v]＝△v。這時(shí)的△t可無(wú)限地延長(cháng)。而流量計的誤差是。所以容積式流量計在很小的流量和很大的流量時(shí)，它的計量準確度在下降。其中極小流量的誤差尤甚。
七. 現有容積式流量計的共同特點(diǎn)
以圖1所示的9種流量計作為分析對象。
1.圖1中序號1、2、6、8都是典型的線(xiàn)密封，序號3、4、5、7它們的縫隙流的長(cháng)度即為葉片的厚度，葉片的厚度有限，與線(xiàn)密封的縫隙流當量長(cháng)度相差無(wú)幾，故從序號1－8可認為基本上都是線(xiàn)密封。前面己分析，線(xiàn)密封不利于提高流量計的計量準確度。
只有序號9是面密封，因為它是柱面活塞與柱面缸筒構成的同心環(huán)縫隙，活塞是有高度的，所以它是面密封?？上У氖撬挠嬃考荒茏鐾鶑瓦\動(dòng)，往復活塞流量計被限制在很小的流量范圍內，只能用在給汽車(chē)加油的加油機上。
2. 對現行的容積式流量計的不同結構進(jìn)行分析，可以發(fā)現，除往復活塞流量計外，所有作旋轉運動(dòng)的流量計，它們在結構上存在著(zhù)一個(gè)或多個(gè)零件是由復雜曲面（型面）構成的，例如，腰輪、橢圓齒輪流量計的主要計量部件，內凸輪葉片流量計的殼體、外凸輪葉片流量計中的凸輪、單轉子旋轉活塞流量計的活塞腹板上的缺口曲線(xiàn)等，均屬二維型面，其中zui突出的是雙轉子流量計，它的截形已經(jīng)相當復雜，而實(shí)際上，是由一對呈螺旋狀的三維型面構成了它的計量元件。型面，無(wú)論是二維的還是三維的，不僅制造起來(lái)相當困難，就是對其測量亦不容易，必須采用的機床、的工裝和的刀具。這樣就很容易的提高了產(chǎn)品的成本，并且不容易達高的制造精度，因而難以將δ控制在一個(gè)很小的范圍內，所以流量計的計量準確度就很難達到高水平了。
3. 現行的容積式流量計還有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即不同程度的存在著(zhù)排量的波動(dòng)性。不僅作旋轉運動(dòng)的流量計如此，作往復運動(dòng)的往復活塞流量計也存在著(zhù)排量的波動(dòng)性。如果對因縫隙流而產(chǎn)生的滑流量暫做忽略不計，當容積式流量計處于理想狀態(tài)時(shí)，每完成一個(gè)工作循環(huán)，其總排量值是穩定的。但多數流量計的瞬時(shí)排量值并不穩定。流量計輸出軸的角位移量為dα，與dα相對應的排量為dv，另設K為常數， 被稱(chēng)為排量的波動(dòng)性。其中橢圓齒輪流量計zui為明顯，兩個(gè)橢圓齒輪之間的宏觀(guān)速比為1，但瞬時(shí)速比始終在 與 之間波動(dòng)著(zhù)。雙轉子流量計的波動(dòng)性zui不明顯，但這是用制造了復雜的螺旋型面換來(lái)的。排量的波動(dòng)性，不利于提高計量準確度。而且很易成為流體震動(dòng)源。
八.雙轉子旋轉活塞流量計（SXL）簡(jiǎn)介
雙轉子旋轉活塞流量計簡(jiǎn)稱(chēng)SXL流量計。其中S、X、L是雙、旋、流三字漢語(yǔ)拼音的首字母。
SXL流量計的殼體有兩個(gè)相交的圓柱體腔，輪廓呈8字形。在每個(gè)圓柱腔內放一個(gè)轉子，每個(gè)轉子由一個(gè)活塞座和兩個(gè)旋轉活塞組成。旋轉活塞是截面為矩形的圓環(huán)的一部份，它的圓心角小于90°。兩個(gè)旋轉活塞在活塞座上相對設置，間隔180°。在轉子中心套有一個(gè)固定的芯柱，芯柱中空，穿入一傳動(dòng)軸，軸與轉子相連。在軸的端部裝有一正圓柱齒輪。兩個(gè)轉子的配置和狀態(tài)*相同。裝配后兩個(gè)齒輪處于嚙合狀態(tài)。
圖3
SXL流量計的主要零部件的結構見(jiàn)圖4，圖3是SXL流量計的工作流程圖。圖3左上角的小圖，代表流量計的初始狀態(tài)。殼體左側是流量計進(jìn)口，右側是出口。與出口相通的是低壓區，與進(jìn)口相通的是高壓區。初始狀態(tài)的上轉子，兩個(gè)旋轉活塞側面均與高壓區接觸，上轉子受到的液體壓力處于平衡狀態(tài)，它本身沒(méi)有運動(dòng)的趨勢。下轉子的一個(gè)旋轉活塞的側面與高壓區銜接，另一個(gè)旋轉活塞的一個(gè)
側面與低壓區銜接。下轉子在高低壓區壓差Δp的作用下，做逆時(shí)針?lè )较虻男D。上下轉子各與一傳動(dòng)軸相連，兩根軸與兩個(gè)相同的齒輪相連。兩個(gè)齒輪處于嚙合狀態(tài)。當下轉子沿逆時(shí)針?lè )较蛐D時(shí)，上轉子在下轉子的帶動(dòng)下做順時(shí)針?lè )较虻男D。下轉子居于主動(dòng)地位，上轉子居于從動(dòng)地位。兩者轉動(dòng)方向相反，但角位移量相同。
圖4
當下轉子沿逆時(shí)針?lè )较蜣D過(guò)18o，上轉子沿順時(shí)針?lè )较虻霓D過(guò)18o后，即進(jìn)入上方中間小圖的狀態(tài)。每個(gè)小圖下面的數字代表轉子轉過(guò)的角度，它們分別轉過(guò)了18o、36o、54o、72o、90o等。分析方法與上述大同小異，不再贅述。
需指出的是當轉子轉到54o時(shí)，上下轉子的主從地位發(fā)生了交換，此時(shí)的上轉子居于主動(dòng)地位，而下轉子居于從動(dòng)地位。上下轉子無(wú)論轉到任何位置，總有一個(gè)轉子居于主動(dòng)地位，從而保證流量計在任何狀態(tài)下，均可順利啟動(dòng)。
轉子轉到90o時(shí)，上下轉子的相對位置發(fā)生了互換。90o至180o所發(fā)生的情況與0o至90o的情況近似，只不過(guò)是上下轉子顛倒位置而矣。180o至360o則更是重復上面的全過(guò)程。
九. SXL流量計的技術(shù)優(yōu)勢
SXL流量計是對現行容積式流量計進(jìn)行了全面的分析，深入研究了它們共同存在的缺陷，并力求找到解決矛盾的方法，經(jīng)過(guò)潛心的研究，在結構上完成了一項全新的設計。在申請之前，發(fā)明人于1994年曾到局進(jìn)行過(guò)查新檢索，對庫存的世界各國文獻檢索后，在所有的容積式流量計中，沒(méi)有發(fā)現一例在結構上與SXL流量計相近似的案例。所以SXL流量計有著(zhù)較高的新穎性和創(chuàng )造性?？梢圆豢鋸埖恼f(shuō)，在目前我國的容積式流量計行業(yè)中，是*的具有中國知識產(chǎn)權的產(chǎn)品。
SXL流量計與現行的容積式流量計相比，在技術(shù)上存在著(zhù)以下的優(yōu)勢：
1. SXL流量計摒棄了所有二維與三維的型面結構，全部由圓柱面與平面構成了zui主要的計量元件。無(wú)論是二維的還是三維的型面，都是一種耗時(shí)（因其生產(chǎn)效率低下）、成本高（因需機床、工裝及刀具等）、制造精度低（因有很多產(chǎn)生誤差的因素難以克服）的加工對象。新中國成立五十年以來(lái)，對圓柱面和平面的精密加工設備和精密加工技術(shù)，得到普及。將SXL流量計交給任何一個(gè)流量計生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，都有可能達很高的制造精度。由于制造精度的提高，有可能使SXL流量計的δ達到很小的值，減少δ是減少縫隙流 的有效手段。因而SXL流量計有可能達到較高的計量準確度。
2. SXL流量計摒棄了現行的做旋轉運動(dòng)的容積式流量計，慣用的線(xiàn)密封的方法，而采用了與往復活塞流量計相類(lèi)似的面密封。這就使縫隙的長(cháng)度L與線(xiàn)密封的當量長(cháng)度相比，增大了幾倍到幾十倍。因為L(cháng)的增大，同樣會(huì )減少縫隙流流量，因而提高了SXL流量計的計量準確度。
3. SXL流量計采納了往復活塞流量計中的圓柱面與平面的結構，以及面密封的工作方式，但是在SXL流量計中不存在任何形式的往復運動(dòng)，包括象葉片流量計中的葉片在葉片槽中派生的往復運動(dòng)都不存在。所以SXL流量計不存在來(lái)自往復運動(dòng)產(chǎn)生的慣性力的威脅，它的通徑大小不受限制，可以設計成為大小不同的產(chǎn)品系列。
4. 橢圓齒輪流量計、內凸輪葉片流量計、外凸輪葉片流量計、單轉子旋轉活塞流量計、往復活塞流量計等，當計量時(shí)，在測量室內，不僅存在固體與液體之間的磨擦，而且存在固體與固體之間的磨擦。這種固體與固體之間的磨擦，將產(chǎn)生兩個(gè)結果：一是，固體零部件之間增加了磨損，降低了流量計的整體壽命；二是由于固體與固體之間的磨擦，必然會(huì )消耗更多的動(dòng)力，這將使流量計進(jìn)出口之間的壓差增大，Δp的增大，必將增加縫隙流流量，降低計量準確度。SXL流量計在正常工作條件下（即非故障狀態(tài)下），在測量室內只存在固體與液體之間的磨擦，不存在固體與固體之間的磨擦。為此SXL流量計的主要測量元件，將有較高的使用壽命，并因為Δp的相對減少，而提高了流量計的計量準確度。
5. 所有容積式流量計的正常工作運轉，都是由被計量介質(zhì)在流量計進(jìn)出口之間所形成的壓差驅動(dòng)下進(jìn)行的。流體的壓力作用在靜止部件上，將被抵消，zui多能發(fā)生可以忽略的變形，對流量計的工作不產(chǎn)生影響。對流量計產(chǎn)生影響的是作用在運動(dòng)部件上的流體壓力。真正驅動(dòng)運動(dòng)部件轉動(dòng)的，是流體壓力的切向分力。切向分力是對流量計運轉的有利因素，而徑向分力則是對流量計運轉的有害因素。在腰輪流量計、橢圓齒輪流量計、單轉子旋轉活塞流量計、往復活塞流量計中都存在著(zhù)大量的徑向分力，這對于流量計的壽命和計量準確度都是不利的。在SXL流量計的工作過(guò)程中，流體壓力基本上是作用在切線(xiàn)方向，徑向分力極小，這樣只需要很小的壓差，即很小的Δp就可使流量計正常運轉。減少Δp是可以提高計量準確度的。
6. SXL流量計的另一素質(zhì)是它的排量波動(dòng)性是異乎尋常的小，可以和雙轉子流量計相媲美。排量波動(dòng)性小，是提高計量準確度的前提，也為安排二次表提供了方便。
象世界上的所有事物一樣，任何一種技術(shù)方案都不是的。任何一個(gè)技術(shù)方案都是在解決了一部分矛盾之后，又產(chǎn)生了新的矛盾。SXL流量計也不例外，它的主要缺陷在于對被計量介質(zhì)要求較嚴，SXL流量計的抗贓性較差，在被計量介質(zhì)中不允許存在一定尺寸范圍的固體雜質(zhì)，為了使SXL流量計能順利地完成對介質(zhì)的精密計量，在流量計的上游，應安裝合格的過(guò)濾器和消氣器。
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