[发明专利]带有集成阀的转子流量计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月5日递交的、临时申请号为62/099,701的美国临时申请的优先权，其全部内容以引用方式结合于此。

技术领域

本公开涉及流体流的测量和计量。更具体地，本公开涉及一种包括集成阀的转子流量计。

背景技术

转子流量计(rotameter)是一种可变面积流量计，用于测量并控制通过导管的液体流。转子流量计包括具有渐尖(例如圆锥形)构造的流管。转子流量计为竖直安装的，其渐尖流管的窄端位于底部而宽端位于顶部。转子流量计设置在流体电路中，使得流体流通过流管从底部到达顶部。

流体流包括无浮力指示器，例如活塞或小球(pellet)，指示器位于流管中并且可在管中沿着与流体流过管的方向一致的轴上移动。指示器可简单地置于流管中并在那里自由移动。这可为例如具有小的、相对低流速的转子流量计的情况，其中指示器为小球式指示器。指示器也可支撑在流管中，例如，通过置于流管中心的棒支撑，指示器可沿着该棒自由滑动。这可为例如具有大的、相对高流速的转子流量计的情况，其中指示器为活塞式指示器。不考虑构造，指示器设置为在流管和指示器之间具有间隙，尤其是具有环形间隙。

使用时，流体通过入口流入转子流量计中，进入流管或靠近底部，沿着管向上行进，并通过位于转子流量计顶部或顶部附近的出口离开管。随着流体沿着流管向上流动，其在流过指示器周边的同时在指示器上施力并推动或迫使指示器在流管中向上移动。由于流管是渐尖的并设置为随着流体在管中向上流动时变宽，对于给定的流体流速，在流管中的流体速度随着其向上行进而降低。因此，对于给定流速，由于管中流动而作用于指示器的力的大小随着指示器在管中向上行进而降低。因此，对于给定流速，在流管中有一个点，在该点处指示器的重量与流体施加的力相平衡。

由于这些操作原理，指示器在流管中的位置对应于流过转子流量计的流速。指示器位置和流过转子流量计之间的关联通过观察指示器位置相对于表示与该位置相关的流速的转子流量计本体上的标记。例如，该标记可为半透明窗口附近的刻度尺，通过该半透明窗口可看到指示器。

通过构造具有精确尺寸的转子流量计本体(即流管)，并构造具有一致形状和重量的指示器，指示器位置和流过流量计的流之间的关联可被计算并且可相应地应用标记。这些可通过例如在计量学实验室中测试而进行验证。在很多构造中，转子流量计本体本身通过铸造半透明丙烯酸(acrylic)材料构造而成，其提供了用于承受流体压力的高强度，使得可以精确尺寸铸造渐尖流管，并允许可通过转子流量计本体直接观察到指标。

结合有阀的转子流量计可用于计量或控制流经导管的流体。在观察转子流量计时调整阀使得用户可选择流过导管的期望的流。能够进行精细调整的阀可产生相应的对于流过转子流量计的流速的精细调整。在一些构造中，阀可为转子流量计设计中的集成部件。在该情况下，转子流量计可用于高精度地控制并监控流体流。

随着转子流量计尺寸增大以容纳更高流速，由于铸造流量计本体的丙烯酸材料的成本而使得流量计成本指数地上涨。用于这些更大转子流量计的阀的尺寸增大可增加用于构造该流量计的丙烯酸材料的用量。由于传统转子流量计构造采用拉长的长方形构造，阀尺寸的增加可使得转子流量计本体的横截面增加，不仅仅是阀的面积增加，而是沿着其整个长度增加。因此，期望的是构造集成的转子流量计阀，其在尺寸上是紧凑的并且允许精细调整。

发明内容

本发明涉及一种用于测量流体流的系统和装置。根据一方面，转子流量计本体，包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间提供流体连通的流动通道。用于控制流经所述入口的流的阀，包括围绕第一轴转动的驱动器。所述驱动器包括蜗轮螺纹。所述阀还包括围绕横向延伸至所述第一轴的第二轴转动的阀驱动元件。所述阀驱动元件包括与所述驱动器上蜗轮螺纹配合的蜗轮齿，以使所述驱动器围绕所述第一轴的转动带动所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述阀驱动元件进一步包括第一螺纹，所述第一螺纹随着所述阀驱动元件围绕所述第二轴转动。所述第一螺纹设置为用于与第二螺纹啮合并配合，以使阀部件沿着所述第二轴线性移动，响应于所述阀驱动元件的转动。所述阀部件的线性移动将所述阀开启和关闭。