齒輪流量計是一種十分典型的容積式流量計,,由齒輪和腔體組成,,齒輪每轉(zhuǎn)過一周,轉(zhuǎn)運固定體積的的流體,,故通過記錄流量計齒輪的轉(zhuǎn)過圈數(shù),,即可得到轉(zhuǎn)運的流量體積。
如圖1-1所示為齒輪流量計原理圖,,1為流量計的一個計量腔,,2為流量計腔體入口,3為霍爾元件,,4為齒輪軸,,5為流量計腔體出口,6為流量計殼體,,7為圓柱齒輪,。常規(guī)的齒輪流量計的工作過程為:被測流體從入口2進入到流量計腔體,在流體的推動下,,相互嚙合的齒輪開始轉(zhuǎn)動,,流體通過計量腔被轉(zhuǎn)運到出口。齒輪轉(zhuǎn)過一個齒的角度,,會轉(zhuǎn)運兩個計量腔體積的流體,。在齒輪流量計的殼體上的2個電磁傳感器,可以接收齒輪轉(zhuǎn)過時所發(fā)出的脈沖信號,,通過記錄脈沖信號的個數(shù),,對脈沖數(shù)累加計算,便可得到流量總體積,通過對信號頻率分析可得信號脈沖頻率可得實時流量,。
對于齒輪流量計,,國內(nèi)外很多大學(xué)以及研究機構(gòu)都展開過大量的研究。蘭州理工大學(xué)的趙君對圓柱齒輪流量計展開過研究,,研究內(nèi)容為齒輪的結(jié)構(gòu)和流體的性質(zhì)所引起的齒輪流量計內(nèi)部泄露,,從而導(dǎo)致測量精度下降的問題,實驗變量有兩個,,包括齒輪的模數(shù)和流體的粘度,。首先,通過理論計算的方式,,得出結(jié)論:在機械結(jié)構(gòu)所允許的范圍內(nèi),,齒輪的模數(shù)越大,對于降低泄露,,提高精度的效果越好; 然后其又利用CFD技術(shù),,選擇具有不同粘度得流體的對流場進行仿真實驗,仿真實驗的結(jié)果顯示其誤差范圍為0.3537%~0.5199% ,,與實際測量誤差0.3%~0.5% 相比差距較小,。
上海大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院的吳杰等人經(jīng)過研究以后,提出了齒輪流量計內(nèi)部端面泄漏的理論計算公式,,通過觀察泄漏流體的流動矢量圖,,結(jié)果顯示在泄露位置的流體的流速和方向都會變化,流速和方向改變后的流體會對流量計內(nèi)部產(chǎn)生沖擊,,造成能量損失,,降低測量精度和齒輪流量計的使用年限,。劉彥軍等以圓柱齒輪流量計為研究對象,,通過實驗分析了齒輪流量計在工作時,流體壓力和粘度對流量計內(nèi)部泄露大小的關(guān)系,,研究結(jié)果表明,,流體粘度越大,壓力越大,,流量計內(nèi)部泄露也越大,。
安徽理工大學(xué)張軍利用有限元分析的方法,對多種不同結(jié)構(gòu)的齒輪流量計進行了研究,,根據(jù)其靜態(tài)和動態(tài)特性,,提出了新的研究方法,并且取得了一定的研究成果,,大大降低了齒輪流量計內(nèi)部的脈動,,提升了測量精度,擴大了流量計的測量范圍。
北京航空航天大學(xué)的自動化控制學(xué)院的李文宏等開發(fā)設(shè)計了一種雙圓柱齒輪流量計,,其設(shè)計的雙圓柱齒輪流量計測量精度較高,,測量壓力最高可達40MP。但其研究成果并未能夠解決測量中流量脈動以及內(nèi)部泄露所引起的磨損和誤差等問題,,其動態(tài)品質(zhì)不理想,,頻率響應(yīng)較為滯后。
在國外,,生產(chǎn)齒輪流量計的公司主要有科威爾公司,、威仕公司、KRACHT公司,、德國凱姆流量測量公司等,。德國凱姆流量測量公司成立于1965年,在公司剛成立時期,,其生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為渦輪流量計,,在發(fā)展的過程中,產(chǎn)品線逐漸豐富,,后轉(zhuǎn)為生產(chǎn)齒輪流量計,,該公司生產(chǎn)的齒輪流量計可耐40MPa高壓,可測最高1000升每分鐘的流量,,誤差保持在±0.5%以內(nèi),,該公司產(chǎn)品主要用于各種油液的測量。
KRACHT公司成立于1911年,,以生產(chǎn)流量計以及各種閥為主,。該公司研制的一款VC流量計可耐40MPa高壓,可測最高250升每分鐘的流量,,誤差保持在±0.3%以內(nèi),。
威仕公司于1989年成立,該公司以生產(chǎn)各種高精度的流量計為主,,也生產(chǎn)與自家產(chǎn)品配合使用的各種儀器,。該公司所研制的VHM齒輪流量計,可測最高20升每分鐘的流量,,可耐40MPa高壓,,誤差保持在±0.5%以內(nèi)。
科威爾公司于1975年成立,,該公司研制的FG550容積式流量計可耐6.5MPa壓力,,誤差保持在±0.1%以內(nèi),可測最高250升每分鐘,,最低0.1升每分鐘的流量,,該公司所生產(chǎn)的流量計主要用于各種工業(yè)上使用的液體材料的測量,。