腰輪流量計的基本概述及工作原理

腰輪流量計也稱“羅茨”流量計，其原理由齒輪泵演化而來，圖4.2.3為齒輪泵剖視圖。圖中O1及O2為兩個互相嚙合的齒輪，安裝在殼體之內(nèi)，由外力按箭頭方向驅(qū)動時，會使液體沿左右點(diǎn)狀空間的移動輸送到出口。內(nèi)燃機(jī)的潤滑油就是用這種齒輪泵供應(yīng)到各個磨擦面上的。

倘若將齒輪的齒數(shù)減少到兩個，就演化為圖4. 2.4。為了保證可靠地嚙合，在齒輪軸的一端裝有相互嚙合的普通齒輪，即圖中虛線所示。輸送流體則依靠輪上的兩齒和殼體之間的空間(即圖中畫有小點(diǎn)的空間)推移，兩齒的齒輪斷面呈細(xì)腰狀，故有“腰輪”之稱。又因發(fā)明者羅茨(Roots)而得名“羅茨泵”。

腰輪與殼體間的有效空間比齒輪大得多，尤其是軸向尺寸很大時，腰輪實(shí)際上已是斷面為細(xì)腰狀的柱體，其排送流體的能力顯著提高，用這種原理可構(gòu)成鼓風(fēng)機(jī)。

按照和鼓風(fēng)機(jī)相反的原理工作，把具有一定壓力的氣體自入口導(dǎo)進(jìn)殼內(nèi)，則圖4.2.4里的O2下端有向右的推力F1、而其上端推力F2較小。故O2將反時針方向轉(zhuǎn)動，經(jīng)端部齒輪使O1順時針方向轉(zhuǎn)動。這時O2為主動輪，01為從動輪。當(dāng)腰輪01處于垂直位置時，01又成為主動輪，帶動O2旋轉(zhuǎn)。兩輪交替作用就能連續(xù)轉(zhuǎn)動。腰輪每轉(zhuǎn)一周，便有四倍單側(cè)空間的容積輸送到出口。測出腰輪的轉(zhuǎn)數(shù)，就可知道累計總?cè)莘e，其轉(zhuǎn)速即反映瞬時流量.

腰輪與殼體間及兩腰輪之間都保持微小間隙，約0.07-0.15mm,因此，漏泄很小。為了保證被測介質(zhì)不會沿軸向漏出，可采用磁性傳動。或在軸上安裝永久磁鐵.殼外裝舌簧管，腰輪每轉(zhuǎn)一周，舌簧管被吸合一次，發(fā)出一個脈沖信號，這就成了腰輪流量傳感器。再配以頻率轉(zhuǎn)換電路，得到直流電流0-10mA或4-20mA的信號，成為流量變送器.

腰輪流量計可達(dá)到精確度0.2級或0.5級。其接管直徑可大至150mm.瞬時流量可達(dá)250m3/h。

容積式流量計還有橢圓齒輪式和刮板式，其原理與腰輪式相近。

在節(jié)能技術(shù)方面，煤粉與油的混合物嫉料得到廣泛重視。但這種液固兩相流體不能用普通容積式流量計測量，近來出現(xiàn)了專用于這類含固體顆粒的流體用流量計，稱為COM流量計〔COM代表煤和油的混合物)，它也是從橢圓齒輪或腰輪流量計發(fā)展而來的.不過采用了特殊“缺齒”或螺旋狀四齒腰輪結(jié)構(gòu)。有效地對付固體顆粒，避免了卡澀，并且在材質(zhì)和工藝上減少磨損。因其使用范圍較局限，不作詳述。

為了進(jìn)一步減少漏泄，提高測量精確度.出現(xiàn)了伺服式容積流量計。它是把腰輪或橢圓齒輪、刮板、活塞流量計的進(jìn)出口壓力引到差壓傳感器。將差壓信號放大后驅(qū)動伺服電動機(jī)，由電動機(jī)帶動腰輪或橢圓齒輪.、刮板、活塞機(jī)構(gòu)動作，使其轉(zhuǎn)速與瞬時流量適應(yīng)，自動保持進(jìn)出口差壓為零的狀態(tài)。既然差壓為零.縫隙就不會有流體漏泄。而且消除了壓力損失，更適合于大粘度流體的測量。目前，這種伺服式容積流量計，在100cm3/h的瞬時流量下.基本誤差不超過士0.5%。普通容積流量計在這樣小的流量下漏泄的影響很大，一般只能用在1.6m3/h以上。

當(dāng)然，伺服式容積流量計要復(fù)雜而昂貴些，并且只限于有外加能源的場合下使用。