专利名称：一种斗量式流体计量装置的制作方法
技术领域：
本发明的技术方案属于一种度量衡的计量装置，特别是涉及一种对流体体(容)积进行计量的计量装置。
背景技术：
在现有技术中对流体体积的计量装置，大多数是利用流体在流动时流速与流体流动截面的乘积来计量流体的体(容)积，由于流体的流速或流体途经管路的截面积发生变化会使得对流体体(容)积的计量不准确，例如，自来水在水流很小时用于计量的自来水水表不会计量。车辆燃料加油站的计量装置会因流体截面积变化等因素使燃料的计量不准确等等。这时候传统的斗量式(人们用称为“斗”的参考标准量具，从被测量的谷物中一次又一次地取出谷物来计算被测量谷物的数量)计量方法就显示出它的准确性，但是，因为它计量方法过于简单而使得计量工作过于繁杂，对于连续流动的流体体积进行计量更是力不从心。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种斗量式流体计量装置，它模仿传统的斗量式计量方法，以参考标准计量容器“斗”为计量工具，对流体体(容)积进行计量。这种斗量式流体计量装置不需要测量流体流速就可以计量连续流动的流体体(容)积，并且用数字化方式显示出所计量的连续流动流体的体(容)积。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种斗量式流体计量装置，以两个参考标准计量容器“斗”为计量工具；参考标准计量容器它与传统“斗”的区别是参考标准计量容器设有容器入口与容器出口以及控制容器入口与出口的阀门；使被计量的流体由容器入口进入容器内时它的出口关闭，当流体注满后它的入口关闭同时它的出口打开。显而易见因为参考标准计量容器的单位是体积单位(立方米或毫升)，所以该计量装置的计量结果仍然是体积单位(立方米或毫升)，它们的容积可以是以立方米为计量单位，也可以是以毫升为计量单位，这就是说该参考标准计量容器容积可大可�。歉荻约屏拷峁蚴褂谜叩囊蠖贫ǖ�。另外，将参考标准计量容器制作为压力容器可以对有压力的流体进行计量。在两个参考标准计量容器(以下称为斗量式容器)内都装有传感器，在一只斗量式容器内装有换向机构(在
给出解释)；每个斗量式容器内的传感器的作用是检测计量容器内流体的体积或压力。在斗量式容器内装的换向机构的作用是控制两个斗量式计量容器入口阀和出口阀，其作用有两个一个是使每个斗量式计量容器的流体出口与入口互为反向(当该斗量式计量容器入口是打开时，它的出口是关闭的)，另一个作用是使两个斗量式计量容器的入口与出口互为反向(当一个斗量式计量容器的入口是打开的时，另一个斗量式计量容器的入口是关闭的；此时它们的出口也正好相互为反向)。在控制机构中有电源、逻辑(组合逻辑和时序逻辑)电路、控制器、控制阀和电子计数显示机构等组成。
当计量开始前打开电源，在控制器与控制阀的作用下使两个斗量式计量容器的入口互为反向；流体进入斗量式流体计量装置后，斗量式计量容器中的传感器检测容器内流体的体(容)积或压力的变化，当液体或气体的变化量等于设定的参考标计量标准量时，位于斗量式计量容器中的传感器发出信号通知逻辑电路，逻辑电路与来自另外一个斗量式计量容器内传感器发出信号进行逻辑运算并通知控制阀是否使换向机构转换方向，如果另外一个斗量式计量容器中有或被测流体存在，换向机构位置保持不变，当另外一个斗量式计量容器中没有或被测流体排空时，控制阀通知换向机构转换方向，使另外一个斗量式计量容器入口打开出口关闭，同时使该计量容器的入口关闭并使该计量容器的出口打开，流体从斗量式计量容器中排出并在电子计数器中完成一次计数；同样，另外一个斗量式计量容器重复着该斗量式计量容器同样的动作，在电子计数器中完成另一次计数，至此，流体计量装置完成一个周期的动作，电子计数器中完成两次计数。周而复始，斗量式流体计量的装置开始下一周期的流体(容)积的计量。在实现所叙述的计量过程中，控制器与控制阀仅仅是完成斗量式计量容器入口阀和出口阀转换方向的执行机构，斗量式流体计量装置的控制机构和显示机构是由逻辑(组合逻辑和时序逻辑)电路所完成的。由于计数和显示的逻辑电路这些技术已成为现有技术，本文将不做叙述；而控制机构这部分逻辑电路内容同样是现有技术，为了说明本技术方案能够实现，将对照具体实施方式
所描述的内容在
内容中叙述。
本发明所采用的技术方案的技术效果是提供了一种技术构思不同的技术方案，它不同于通过测量流体流速计量流体体积的技术方案，它是通过斗量式计量容器内传感器控制换向机构而转换斗量式计量容器的出入口对流体体(容)积计量。使用不同性质的传感器，斗量式流体计量装置可以在多种状态下实现计量工作。它可以是正常压力下工作的计量装置，也可以是非正常压力下工作的计量装置，例如，斗量式流体计量装置可以计量有压力的气体，也可以计量没有压力的液体或有压力的液体。在本技术方案中，流体通过斗量式流体计量装置是连续的而计量方式是不连续(脉冲式)的，与数字式电路中晶体管工作状态的饱和与截止相似，因此，用数字电子技术与它很容易结合在一起。采用本技术方案的技术效果是可以提高了对流体计量的准确性，使得流体容(体)积在交易过程中更加公平。在环境保护方面的利用是对可能产生污染环境的制造业进行监控并对产生的污染物进行准确的计量，可以避免或治理对环境污染，例如对流体状态的污染物途经的环节中安装这样的计量装置。
最值得陈述的两个情况是1、通过测量流体流速的方法计量流体体积得到的计量结果是包含时间量纲的体积单位(立方米/秒)；但是，通过斗量式流体计量装置得到的计量结果是不包含时间量纲的体积单位(立方米)，因此，用斗量式流体计量装置计量流体体积不涉及时间，这就为提高流体计量的准确性和计量工作带来了便利条件。以自来水在水流很小的时候为例用测量流体流速的方法计量100天(或更长时间)流过1立方米自来水，对所用流速测量设备的灵敏度是需要很高的，以流体截面为9平方毫米计算，流体的流速是12.86毫米/秒，就目前而言，制造如此的计量设备是困难的，而斗量式流体计量装置可以实现这样的计量工作，因为，斗量式流体计量装置不需要对流体流速测量即可以实现对流体体积计量而且不受时间限制。
2、通过斗量式流体计量装置可以验证理想气体方程(PV/T＝恒量)。实验的方法是用三个计量容积相同的斗量式流体计量装置并联相接，将被实验的气体压缩到压力P大气压强后同时通过这三个计量装置并保证实验气体压力P值不变，第一种情况在温度T不变的条件下，将这三个计量装置释放气体的压力值分别设为0.8P、0.6P、0.4P的大气压强，当被实验气体同时通过这三个计量装置时，观测每个计量装置的计数变化。第二种情况将这三个计量容积相同的斗量式流体计量装置并联相接而设置在三个不同的温度T环境中[T(开耳芬温标)＝Tc(摄氏温度)+273.°]，其它条件不变，当被计量的气体同时通过这三个计量装置时，再次观测每个计量装置的计数变化。为了能够同时观测计量装置的计数变化，当第三个计量装置有实验气体释放时将前面已经有实验气体释放的两个计量装置的计数同时调为0。通过上述实验观察实验气体当压力变化以及温度和压力同时变化时对实验气体体积所带来的变化。
我们知道，理想气体方程PV/T＝恒量，是《物理学》中的重要理论，提出一种方法来验证它，无疑具有挑战性。
图1斗量式流体计量装置的结构示意图。
图2斗量式流体计量装置实现汽油计量时产生脉冲信号示意图。
图3斗量式流体计量装置实现汽油计量的逻辑电路图，由图A和表1组成。
图4斗量式流体计量装置实现计量汽油的装置被剖去1/4的立体示意图。
在图1中1、流体入口，2、计量器壳体，3、容器甲入口，4、入口阀，5、传感器甲，6、连杆，7、连杆支点，8、控制阀，9、容器甲，10、容器甲出口，11、出口阀，12、流体出口，13、容器乙出口，14、容器乙，15、传感器乙，16、控制器，17、逻辑电路，18、电子计数器，19、电源，20、容器乙入口，21、气孔，22、上端盖与气孔，23、下端盖，24、复位弹簧，25、阀体定位卡。
对图1的内容说明1、入口阀4的工作位置只有两个，如果容器甲入口3打开(关闭)则容器乙入口20关闭(打开)。
2、出口阀11的工作位置只有两个，如果容器甲出口10打开(关闭)则容器乙出口13关闭(打开)。
3、换向机构是指入口阀4，通过连杆6，与出口阀11相联系，在连杆支点7和控制阀8的作用下，实现入口阀4与出口阀11对容器甲入口3、容器甲出口10和容器乙入口20、容器乙出口13进行换向控制4、由于容器甲9内有连杆6、连杆支点7和控制阀8，占用了容器甲9的体(容)积，在制造斗量式流体计量装置的时候应该计算对容器甲9被占用的体(容)积进行补偿。
5、由于入口阀4和出口阀11是可以运动的零件，它们在图1中的位置分别与容器乙入口20和容器甲出口10重叠。
6、当入口阀4与出口阀11执行换向时，由于控制阀8所做的直线运动使连杆6做转动，连杆6转动再使入口阀4和出口阀11做直线运动，复位弹簧24的作用有两个1、克服转动刚体与直线运动刚体的运动阻力。2、加快直线运动刚体的运动速度并使入口阀4和出口阀11在工作位置与容器入口和出口关闭得更密闭。
在图2中A、容器甲传感器浮子，B、容器乙传感器浮子，C、容器甲，D、容器乙，E～H、是传感器触点在容器甲和乙中位置，I、《555》集成电路芯片，J、《555》集成电路芯片管脚3输出的脉冲信号，R1～R5是电阻器，C1～C3是电容器，RP是可调节电阻器，I框内的数字1～8是《555》集成电路芯片的8个管脚。
对图2的内容说明1、传感器浮子A在浮力作用下可以与传感器触点E和G接触，2、传感器浮子B在浮力作用下可以与传感器触点F和H接触；3、容器甲和容器乙中向上与向下的箭头表示液面上升与下降；4、R1、R2、R3、R4与C1组成桥式电路与《555》集成电路芯片管脚2相连，5、《555》集成电路芯片管脚3产生输出脉冲信号提供给逻辑电路，6、调整RP的电阻值可以调节输出脉冲信号的宽度。
特别说明用压力传感器的触点代替本图中传感器浮子A和B及是传感器触点E～H，即可以实现计量有压力的流体。
在图3中图A是逻辑电路，表1是该逻辑电路的状态转换表。控制部分是由触发器和逻辑电路所组成的时序逻辑电路，使用的信号脉冲是由图2所叙述的输出信号脉冲，通过时序逻辑电路对计量过程进行控制，对图3的内容说明由表1得出该逻辑电路是每三次输入脉冲一个周期，这三次状态分别代表；①换向机构使入口阀4和出口阀11(见图1)改变工作位置使两容器之一开始注入汽油、②该容器注满汽油、③另一个容器排空汽油，或①换向机构使入口阀4和出口阀11改变工作位置使两容器之一开始注入汽油、②另一个容器排空汽油、③该容器注满汽油，从时序上后两次的时序是可以换位的，也就是说换向机构使入口阀4和出口阀11(见图1)改变工作位置时，两个容器中的汽油必须是一个容器排空而另一个容器注满，从逻辑电路上保证了计量过程的准确性。
具体实施例方式
为了进一步说明本技术方案，以流体是汽油为例对照图1斗量式流体计量装置的结构示意图，描述本技术方案的计量过程当电源开启并使触发器位于置1端时计量器是图1中的状态，汽油由流体入口1通过斗量式计量容器甲入口3进入斗量式计量容器甲9，这时候斗量式计量容器甲的出口10是关闭的，斗量式计量容器甲9中汽油液面升高，当升至传感器甲5所设定的位置时，传感器甲5发出信号传递给逻辑电路17，逻辑电路17对来自传感器甲5和传感器乙15的信号进行逻辑判断，只有当逻辑判断是“是”(见对图3的内容说明)时才发出指令给控制器16，控制器16指令控制阀8，改变斗量式计量容器入口阀4和斗量式计量容器出口阀11的位置，使汽油改道进入斗量式计量容器乙入口20，容器乙出口13关闭，斗量式计量容器乙14中汽油液面升高的同时斗量式计量容器甲9中的汽油(液面降低)经过斗量式计量容器甲出口10由流体出口12排出。这时候，斗量式计量容器乙14重复着斗量式计量容器甲9同样的过程。循环往复，被计量的汽油连续地从流体入口1进入由流体出口12排出。电子计数器18记录并显示出每一次控制器16发出的指令，完成汽油计量任务后使触发器位于置0端关闭电源。在叙述本例对汽油计量过程中1、人仍然是控制计量过程的主体实现置1和置0的程序。2、没有提到两个斗量式计量容器上端的气孔21和上端盖与气孔22，因为本例描述的计量过程是正常压力(俗称常压状态)进行的流体计量，这两个孔的作用是保证被计量的液体能尽快地从该计量装置中流过而不受大气压强因素影响。如果用压力单向阀替代这两个气孔，该计量装置就可以计量有压力的流体，这时候需要将液体传感器换成压力传感器(当然计量装置也必须是能承受大气压强的容器)，在
内容中已经对实现计量有压力流体的控制做了说明，计量有压力流体时的过程与计量汽油的过程相似。该装置不仅可以计量有压力的流体还可以作为压力容器的监控设备，因为当计量容器内压力传感器受压力后会发出信号给逻辑电路17……，象本例中描述计量汽油时的过程，使有压力的流体由流体出口12排出。
需要说明的是在实现所描述本技术方案过程中所指的流体是指人们在日常生活中所涉及的粘滞阻力小的液体(如水、汽油和煤油等)与气体(如天然气或实验时所涉及的气体)，而不是《物理学》中对流体概念所下的定义[流体是能流动的物质，…，有些流体(如玻璃和沥青)…。(见《物理学》第一卷第二册〖美〗R.瑞斯尼克、D.哈里德 著)]。而对于人们日常生活涉及的有粘滞阻力的流体(如机油和果酱等)，这时候，计量它们的质量比计量它们的体(容)积更容易实现，因此，本技术方案不涉及计量它们的体(容)积。
权利要求
1.一种斗量式流体计量装置，其特征在于参考标准计量容器设有容器入口与容器出口以及控制容器入口与出口的阀门；使被计量的流体由容器入口进入容器内时它的出口关闭，当流体注满后它的入口关闭同时它的出口打开。
2.根据权利要求1所述的一种斗量式流体计量装置，其特征在于参考标准计量容器容积可大可�。歉荻约屏拷峁蚴褂谜叩囊蠖贫ǖ�。
3.根据权利要求1所述的一种斗量式流体计量装置，其特征在于将参考标准计量容器制作为压力容器可以对有压力的流体进行计量。
4.根据权利要求1所述的一种斗量式流体计量装置，其特征在于通过斗量式流体计量装置得到的计量结果是不包含时间量纲的体积单位。
全文摘要
一种斗量式流体计量装置，它模仿传统的斗量式计量方法，以参考标准计量容器“斗”为计量工具对流体体积进行计量。该流体计量装置的计量结果是不包含时间量纲的体积单位。该流体计量装置可以计量连续流动流体的体积并且可以用数字化方式显示出所计量流体的体积。这种流体计量装置使用性质不同的传感器，可以在多种状态下实现计量工作。它可以根据对流体计量结果或使用者的要求制定参考标准计量容器的容积。这种流体计量装置可以提高对流体计量的准确性，使流体体积在交易过程中更加公平。它在环境保护方面的利用是对可能产生污染环境的制造业进行监控并对产生的污染物进行准确的计量，避免或治理对环境污染。
文档编号G01F22/00GK1619262SQ20041009676
公开日2005年5月25日 申请日期2004年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者于康, 于颖春 申请人:于颖春
专业数控铣床产品供应商
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