BURKERT流量計關鍵零件的優化設計

BURKERT流量計關鍵零件的優化設計
    BURKERT流量計介紹了對渦輪氣體流量計中關鍵部件前導流、葉輪的結構優化設計能及實驗結論，從抑制流動分離渦的產生、降 低壓力損失、小流量線性度和精度等方面取得定的效果。引言渦輪流量計利用置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流 速的關系，通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的氣體的體 積流量大小，是類測量精度相對較高的封閉管道流體測量 儀表。
    通過對BURKERT流量計產品的流量范圍、壓力損失以及始動 流量進行綜合比較，發現關鍵零件前導流、葉輪具有繼續優 化改進的空間：國內外同類產品前導流的型式多為錐形和半 球加直管段型，這兩種形式的前導流實際上對流量計的計量 精度產生了定的影響，因為，這兩種型式的前導流不能很 好的起到整流的效果，進而影響了流量計的計量精度。葉輪 所比較流行的是直板式和螺旋式兩種模式。直板型盡管加工 工藝簡單，但是存在著泄露量大的缺點；螺旋型葉輪盡管降 低了泄露量，但是加工工藝相對較復雜。
    1.BURKERT流量計前導流器對渦輪流量計度的影響很大，其形狀可以 設計成半圓球形或半楠圓形，但流動效果的屬流線形。
    氣流速度場的穩定均勻對BURKERT流量計的精度有重要影響，以 往流量計的處理方法是在前導流器前面加整流柵。通過實驗 發現，整流柵雖對氣流起到了穩定的作用，但也帶來了很大 的負作用：使壓力損失大大提高（為不加整流柵的1. 5倍)。
    通過計算，拋棄了原有的整流柵結構，改為在前導流器上加 導流葉片，葉片數和幾何尺寸及位置均由數值模擬得出。這 樣前導流器的功能增加了，同時流量計的整體尺寸被減小， 實驗測量結果表明即使在小流量下也能得到很好的線性度 和精度。
    2.葉輪設計根據對葉輪形式的比較，現在結構設計中比較流行的為 直板式葉片葉輪和螺旋式葉片葉輪，通過比較，為彌補兩種 葉輪的不足，設計了倒梯形式葉片葉輪，下面將對其做具體 分析。
    2.1直板式葉片葉輪（圖2)這種葉輪的葉片形式如圖中左上角所示為直板型式， 葉輪葉片在軸向上的重疊度為1，所以此種設計出的葉輪泄 露量比較大，使得葉輪的儀表系數偏下，同時提高了葉輪旋 轉所需的氣流流量，即整個流量計的始動流量提高，影響了 儀表的使用。
    2.2蠊旋型葉片葉輪（圖3)螺旋型葉片葉輪為目前在渦輪流量計葉輪中使用比較 的廣泛的葉輪形式，因為這種葉輪的葉片型式為螺旋型即扇 形，它克服了直板式葉片葉輪所不能克服的泄露區間問題， 但是，對于螺旋型葉片葉輪的加工確實個難題，由于其螺旋面較大，無論是利用塑料模注塑加工還是利用加工進 行數控加工其加工起來都較為復雜。
    BURKERT流量計因為螺旋型面的緣故， 葉輪葉片外緣和葉輪葉片內緣螺旋升角的不同使得螺旋形 葉輪渦輪流量計的儀表系數的計算較為復雜。
    2.3改進后的倒梯形型葉片葉輪（圖5)在增加重疊度同時適當減小葉片根部寬度，使葉片呈倒 梯形，方面可保證葉片頂、根部重疊度相同，另方面降 低了死角區渦流的產生，減小壓力損失。與傳統葉輪相比， 該葉輪有以下特點：葉片重疊度增大；葉片形狀呈倒梯形； 葉片與筒壁的間隙減小。葉輪數比傳統數目增多，目的在于增加葉片重疊度，較 高的重疊度可提高流量計的靈敏度，降低起始流量。
    但重疊 度的增加由流動原理分析會引起兩個后果：增加葉片數使根 部密度增加，從而使阻力損失增大；增加葉輪重量，給葉輪 的啟動增加了負擔。
    葉輪重量方面使葉輪軸向減少適當尺寸以達到原葉輪 重量。改進后的葉輪經過與原有葉輪的試驗測試比較，得出 增加葉片數后的流量計壓力損失曲線與增加前幾乎重合，說 明壓力損失沒有因葉片數的增加而增加。通過對起始流量的 測量，新葉輪比原葉輪有明顯降低。葉片與筒壁的間隙從設計要求出發應盡量小，考慮到工 藝，本機將原間隙減小了 0.2?，以達到zui低限度減小該環 形通道表面上由氣流摩擦和渦流引起的損失。