水表的原理与结构教学提纲.doc
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1、水表的原理与结构精品资料第二讲 水表的结构和工作原理 文字信息修改时间:2007-10-20 14:13:02 信息来源: 添加人:詹志杰 特约嘉宾 第一节 旋翼式水表 旋翼式水表是速度式水表的一种,是世界上用得最多的水表品种。 在国家标准中,速度式水表的定义为“安装在封闭管道中,由一个动力元件组成,并由水流速直接使其获得运动的一种水表”。当水流通过水表时,驱动叶轮(旋翼 或螺翼)旋转,而水流的流速与叶轮的转速成正比,因水流驱动叶轮处喷口的截面积为常数,故叶轮的转速与流量也成正比。通过叶轮轴上的联动部件与计数机构相 连接,使计数机构累积叶轮(旋翼或螺翼)的转数,从而记下通过水表的水量。 一、多
2、流束水表 多流(束)水表:水流通过水表时,有多束(股)水流从叶轮盒四周流人,驱动叶轮旋转。这种水表的公称口径一般为15mm150mm。 旋翼多流束式水表由表壳、中罩、表玻璃、密封垫圈、计量机构、计数机构和滤水网等组成。水流冲击叶轮后,叶轮开始转动,所转圈数通过计数机构累计,记录显示通过水表的水量。见图2-1和2-2。图2l 旋翼多流束水表的结构示意图1-接管;2-连接螺母;3-接管密封垫圈;4-铅封;5-铜丝;6-销子;7-O形密封垫圈;8-叶轮计量机构;9-罩子;10-盖子;11-罩子衬垫;12-表壳;1-碗状滤丝网图22 旋翼多流束水表的结构展开图1 表盖;2轴销;3铜罩;4罩子衬垫;5表
3、玻璃;6O形密封圈;7计数器;8防磁环;9中心齿轮,10齿轮盒;11垫圈;12磁钢 座;13叶轮;14叶轮盒;15表壳;16调节螺钉;17调节螺钉垫片;18调节塞;19滤水网;20接管垫片;21接管;22连接 螺母多流束水表的总体尺寸和连接方式见表21。 表2 旋翼式多流束水表的总体尺寸和连接方式 mm 各部件的作用、所用材料如下:1 表壳、中罩、表玻璃 表壳、中罩、表玻璃和密封垫圈一起组成一密封体,使表壳内被测水不致渗漏至表外。按国家标准规定,水表应能承受水压1.6MPa、持续15min和水压2.0MPa、持续1min的压力试验。因此,表壳、中罩和表玻璃均应满足上述要求。 表壳材料一般采用灰
4、铸铁(HT l50,见GB 94361988)或铸造铅黄铜(ZcuZn40Pb2,见GB ll761987)。中罩材料一般采用铸造铅黄铜(ZcuZn40Pb2,见GB 11761987)。表玻璃应采用符合JB/T 84801996的钢化玻璃。2 计量机构 计量机构主要由齿轮盒、叶轮盒、整体叶轮、顶尖、调节板等组成,见图23。计量机构是水表的“心脏”,它对水表的计量性能和耐用性起着关键的作用。图23 旋翼式水表计量机构图1-齿轮盒:2-整体叶轮;3-叶轮盒;4-顶尖,5-调节板 (1)齿轮盒 计数器置于齿轮盒中,与齿轮盒上部的内孔相配合。齿轮盒下部有一凸台,与叶轮盒相配合。齿轮盒在旋翼多流水表的
5、机芯中,起着承下启上的作用。为此,要求齿 轮盒上部内孔与下部凸台间应有良好的同轴度。另外,齿轮盒外壁应有定位线或底部有定位键,以保证与叶轮盒配合时的定位要求,从而确保性能的稳定。 旋翼式水表的齿轮盒底部一般均有三条左右的固定筋,其主要作用是,当水表在大流量运转时,对叶轮旋转起阻尼作用,以改善水表在大流量区域的性能曲线。因为 当很小的流量通过水表时,其流速很低,水流的动能极小,不足以克服叶轮的惯性,故叶轮未转动。待稍加大流速,叶轮虽转动,但不能准确计量,故最小流量以下 的流量范围水表呈偏慢的现象。此后逐渐加大流速,水表向快的趋势发展,如果没有齿轮盒上的筋加以阻尼,则这种趋势将会持续下去,直至偏快
6、1015左 右后(与有筋阻尼相比较),其性能曲线才会趋向平稳。 水流从叶轮盒进水孔流人后,一方面驱动叶轮旋转,另一方面水流本身呈螺旋形上升,并从叶轮盒出水孔排出。在小流量时,因水流流速低,叶轮上平面与齿轮盒筋 的间隙处的水流呈层流状态,水的粘性作用占主要地位,齿轮盒上的筋对叶轮转速无影响。当流速大到一定程度时(一般为0.7ms左右),间隙处水流从层流 过渡到湍流,造成齿轮盒若干条筋的下方产生旋涡,使叶轮转速有所减低。同时,因流速增大,在叶轮盒内呈螺旋上升的水流,有一部分冲到齿轮盒筋反射回来,其 方向却与叶轮旋转方向相反,故又使叶轮转速降低,使水表不致于出现没有齿轮盒筋那样快1015后才使误差趋
7、向平稳的现象。变化示意见图24。 图24 齿轮筋对性能曲线的影响 齿轮盒底部装有三块可任意调节角度的调节板,其作用是通过调整调节板角度,以改变水流从调节板反射回来时反作用力的大小,即改变水流对叶轮转速阻尼力的大小,达到调节大流量区域误差的目的。这种调节对小流量区域影响不大。 (2)叶轮盒 叶轮盒是计量机构中最关键的部件。叶轮盒上部内孔与齿轮盒下台肩相配合。在叶轮盒低部中心一般有一螺孔,与顶尖相配合。但有些水表不用螺纹配合,而采取过盈配合,将顶尖用力压人。叶轮盒上部内孔与顶尖应具有良好的同轴度。 在叶轮盒四周有两排斜孔,下排为进水孔,上排为出水孔,前者比后者对水表计量特性与压力损失的影响,更为至
8、关重要。进水孔一般在叶轮盒注塑时一次成型为矩形孔或长方孔。进水孔可以均匀分布于叶轮盒的四周,也可在叶轮盒四周呈对称排列。 叶轮盒底部有若干条筋(一般为3条或6条),与齿轮盒上的筋作用相仿,主要是对水表在小流量区域运转时,使水流对叶轮转速产生阻尼。因此,调整叶轮下平面 与叶轮盒筋之间的间隙,将会对小流量区域的示值误差产生影响。同时,当用水设备一旦关闭,水流不再流经水表时,由于筋的阻尼作用,能较快地克服叶轮的惯 性,使其迅速停止转动,达到准确计量的目的。 对于内部调节式水表而言,在叶轮盒底部有若干个调节孔,如LXS-15C20C水表的叶轮盒底部,均布有三排、每排二只的调节孔。调节孔有斜孔和直孔两
9、种,如两者截面积相同,则后者比前者具有更大的调节功能,同时,在误差调节时,直孔比斜孔显得更敏感,在微量调节时比较难掌握。 (3)叶轮 无论是整体叶轮,或是组合叶轮,均要求叶轮上端的轴与下部的叶轮衬套孔(甚至玛瑙轴承窝)之间,应有良好的同轴度。 旋翼式水表所用的叶轮的形状为直板形。叶轮受到水流冲击后旋转,与叶轮轴和轴上的中心齿轮同时转动。 对于大多数水表来说,在常用流量时,水表叶轮的转速,一般在750900rmin。所以希望叶轮具有较好的动平衡性能,以减少运动副之间的磨损,提高水表使用寿命。 (4)顶尖 顶尖安装在叶轮盒底部的中心,在叶轮轴的下部,用于支撑叶轮转动。顶尖的最上尖部与叶轮轴的下端凹
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