膜式燃氣表的工作原理及結(jié)構(gòu)原理

1、模式燃氣表的工作原理1.膜式燃氣表的工作原理： 燃氣表是利用氣體在表體內(nèi)流動過程中的壓力差作為動力，由閥座、閥蓋的相對位置來控制氣體流向的分配。燃氣表的膜盒由左右相同的兩個氣體測量室組成，每個氣體測量室由一張柔軟的膜片將其分為兩個相同的小計量室。當(dāng)分配的氣體依次進入四個小計量室，推動膜片自由的擺動，膜片組件的運動通過搖桿帶動連桿機構(gòu)(雙曲柄搖桿機構(gòu))并使閥蓋做旋轉(zhuǎn)運動從而控制各計量室依次充氣和排氣，使燃氣表連續(xù)循環(huán)運動，同時連桿機構(gòu)的偏心轉(zhuǎn)動齒輪通過齒輪的傳動驅(qū)動機械式單向計數(shù)器計數(shù)，最終通過計數(shù)器顯示燃氣表的排氣量。 2.預(yù)付費膜式燃氣表的工作原理： 燃氣表采用邏輯加密卡(簡稱IC卡)作為信

2、息載體，當(dāng)系統(tǒng)在電壓監(jiān)測電路的監(jiān)測下正常工作時，控制模塊從IC卡中讀入數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)交換，將燃氣表的相關(guān)氣量信息和工作狀態(tài)等信息寫入IC卡，并通過IC卡反饋到售氣管理系統(tǒng)中。當(dāng)用氣時，控制模塊接收來自采集模塊的信號，對表內(nèi)的氣量信息作相應(yīng)的計量處理，當(dāng)表內(nèi)剩余氣量降至0時，控制模塊發(fā)出關(guān)閉閥門的指令以切斷氣路，阻止用氣，直到用戶重新向燃氣表輸入所購的氣量時，才可恢復(fù)用氣，從而實現(xiàn)預(yù)付費管理。當(dāng)控制模塊接收到磁場干擾等信號時，則會發(fā)出關(guān)閥指令以關(guān)斷氣路，并將燃氣表相應(yīng)的狀態(tài)信息送到LCD顯示，當(dāng)用戶插入IC卡時，控制模塊會將這些狀態(tài)信息寫入IC卡，當(dāng)再次購氣時，售氣管理系統(tǒng)會讀取IC卡中的這些

3、狀態(tài)信息并存蓄到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的反饋。膜式燃氣表結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計制造一、 前言煤氣是一種可應(yīng)用的氣體燃料(也稱為燃氣)。它可分為天然煤氣和人工煤氣兩大類，天然煤氣是指地下蘊藏的天然氣、礦層氣、沼氣等，人工煤氣主要包括焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、水煤氣、液化氣、油制氣以及人工合成的可燃燒的其它氣體等?，F(xiàn)在人們主要更多使用的還是天然氣、焦?fàn)t煤氣和人工合成燃氣。煤氣的計量是是隨著煤氣的應(yīng)用而不斷發(fā)展起來的。二、 流量計的分類流量計-所有的測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。流量-流體流過一定截面的量稱為流量(flow rate)。流量計從工作原理上可分為:1.容積式流量計;2.速度式流量計;3.差壓式

4、流量計;4.質(zhì)量流量計等。其中:容積式流量計屬于定排量類流量計，在流量儀表中是準(zhǔn)確度較高的一類。它主要有:膜式燃氣表、活塞表、齒輪表、腰輪表、濕式流量計等。在容積式流量計內(nèi)部具有構(gòu)成一定標(biāo)準(zhǔn)體積的空間，通常稱其為容積式流量計的“計量空間”或“計量室”。在給定流量計條件下，該計量空間的體積上確定的。這種流量計的共同點在于:1、是以被測流體壓差作為動力;2、一般用來測量低壓氣體、液體流量;3、具有計量準(zhǔn)確度度較高、性價比高等優(yōu)點。三、 膜式燃氣表的工作原理膜式燃氣表主要由計量室、滑閥和顯示器組成。由橡膠材料制成的皮膜將計量室分成兩部分，滑閥使這兩部分交替地與管道入口或出口相通。皮膜感受氣體壓力而在

5、計量室內(nèi)伸縮移動，使得計量室內(nèi)兩部分氣體交替地吸入和排出?；y的交替運動形成了氣體的連續(xù)流動，再由連動機構(gòu)將滑閥的運動傳給顯示器以顯示通過的體積。燃氣表是最具有代表性，而且是使用最普遍的容積式流量計，它的基本工作原理如下圖所示:被測方桶容量標(biāo)準(zhǔn)器按上圖原理進行正確計量，必須具備三個條件:1、首先要知道標(biāo)準(zhǔn)小容器滿瓶時的正確容積;2、在把液體灌入小容器時，中途不能有任何液體的滴漏; 3、要正確地記錄從小容器排出液體的次數(shù)。膜式燃氣表大多是由兩個囊室、兩個隔膜(簡稱兩膜四室式)、兩個滑閥(或組合成一體的轉(zhuǎn)閥)兩套擺桿曲柄機構(gòu)(合稱為匯交力系)和與之聯(lián)動的計數(shù)器組成。兩個囊室中各有一個定位在中間的可

6、往復(fù)翻轉(zhuǎn)運動的皿型隔膜，將其分割成容積可變的4個空腔，如下圖所示:膜式燃氣表的基本運動原理為:膜式燃氣表是一種機械儀表,皮膜運動的推動力是依靠燃氣表進出口處的氣體壓力差。它的源動力是由高于常壓的被測氣體進入隔膜的一側(cè)腔內(nèi)所產(chǎn)生的壓強推動隔膜向另一側(cè)移動而產(chǎn)生推動力(也就是隔膜所牽動的立軸原地轉(zhuǎn)動的扭矩)，當(dāng)隔膜移到另一側(cè)的極限(也稱作死點)的位置時，力矩不再產(chǎn)生能讓隔膜返回的力，就必須依靠第二個隔膜相繼產(chǎn)生同樣的力來帶動前一個隔膜作返回移動;當(dāng)改變第一個隔膜的出氣口為進氣口時，這個隔膜的另一側(cè)又有了氣體的推動力而繼續(xù)作往返運動，并也能改變第二個隔膜的移動方向。隔膜所牽動的立軸作往復(fù)的擺動運動，

7、通過其各自的擺桿、連桿去牽動一個共用的曲柄軸，當(dāng)曲柄軸接收到的扭矩相差一定的周期(90?)時，就能做到連續(xù)轉(zhuǎn)動，并由它帶動滑閥來改變進出氣口的方向和帶動一個計數(shù)裝置，從而達到連續(xù)自動計量的目的。膜式燃氣雖然結(jié)構(gòu)各異，但其計量原理卻都基本相同，都是遵循上述基本原理設(shè)計制造的。它是燃氣進入容積恒定的計量室，待充滿后將其排出，并通過一定的特殊機構(gòu)，將充氣和排氣的循環(huán)次數(shù)轉(zhuǎn)換成容積單位，傳遞到燃氣表外部的計數(shù)指示面板上，直接讀出燃氣所通過的容積量。四、 膜式燃氣表的結(jié)構(gòu)組成主要由計量系統(tǒng)、氣路及氣流分配系統(tǒng)、運動傳送系統(tǒng)、累積數(shù)顯示系統(tǒng)四大部分組成。1、計量系統(tǒng):有兩個基本相同的計量室，由計量殼、膜片

8、、平行板、折板、折板套及折板軸構(gòu)成。作用是保證膜片往復(fù)擺動一周，有一個恒定容積的氣體輸出。 2、氣路及氣路分配系統(tǒng):主要有接頭、外殼、表內(nèi)氣管、分配室及閥蓋組成。作用是供被計量氣體按一定順序的通道流動。3、運動傳送系統(tǒng):由立軸、大小拉桿、中軸支架組等構(gòu)成。有兩個作用:1.1(傳遞能量;氣體壓力作用在膜片上形成膜片擺動的動力，傳送系統(tǒng)將該力傳遞給閥蓋進行直線滑動(或轉(zhuǎn)動、扇形擺動等)，同時，傳送系統(tǒng)也將這力傳給累積數(shù)顯示系統(tǒng)，使計數(shù)器各齒輪(或字輪)動轉(zhuǎn)，實現(xiàn)計量顯示的目的。1.2(改變運動形式;表內(nèi)動件的運動形式有轉(zhuǎn)動、直線滑動和扇形擺動等，這些運動形式均由傳動系統(tǒng)中的各連桿絞鏈加以實現(xiàn)。4、

9、計數(shù)系統(tǒng):由主動齒輪、交換齒輪及計數(shù)器組成。五、 膜式燃氣表的結(jié)構(gòu)型式膜式燃氣表雖然其工作原理基本相同，但結(jié)構(gòu)型式呈多樣化，最明顯的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下四個方面:1、機芯:有整體式和獨立式兩種;1.1(獨立機芯式:機芯能從外殼中獨立分離出來，計量室由專門囊殼構(gòu)成;優(yōu)點:外殼與囊殼間形成一個較大的空間，有利于空氣的凈化，對燃氣的適應(yīng)性較強;它的殼體零件多由鋼板沖壓而成，成本較低;缺點:外形較大，裝配性不優(yōu)，拆修不便。1.2(整體式燃氣表:殼體鑄造成形，既是外殼，也是計量殼;優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，外形小巧;外殼采用螺釘緊扣，故裝配性較好，容易拆開維修。缺點:機芯與表殼是一整體，無法獨立分離;少一個燃氣凈化

10、空間，對燃氣適應(yīng)性較差;殼體一般由鋁合金壓鑄而成，成本較高。 2、滑閥蓋:有直線滑動型、轉(zhuǎn)動型及扇形擺動型三種;直線滑動型和扇形擺動型滑閥一塊表兩個;轉(zhuǎn)動型滑閥一塊表一個，但由于需要換向才能撥動計數(shù)器的主動輪，故結(jié)構(gòu)上雖少一個滑閥，但要多一對換向齒輪。3、接頭:單管和雙管;單管接頭氣表雖比雙管接頭氣表少一個接頭，但單管是因兩管組合成一體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用材料也不比兩管的少，加工也較困難。4、計數(shù)器:字輪式、指針式及IC卡數(shù)字式。字輪式計數(shù)器的最小分格值較小(以G2.5表型的計數(shù)器為例，其最小分度值為0.02L)，便于檢定校驗。六、 膜式燃式表的特性曲線理想的膜式燃氣表計量誤差是零，其計量誤差曲線

11、是X軸。但是一般實際典型的誤差曲線如下圖所示，其中橫坐標(biāo)X軸為檢定的流量點，縱坐標(biāo)Y軸為相對誤差值(%)。由于實際生產(chǎn)工藝、裝配等因素影響，實際上每個燃氣表的誤差曲線都是不相同的。壓力損失也是膜式燃氣表的一個重要指標(biāo)，圖5所示是膜式燃氣表的典型壓力損失曲線圖。七、 膜式燃氣表的構(gòu)造膜式燃氣表的種類雖然很多，但根據(jù)其基本構(gòu)造的主要特點，最常見的表型分為風(fēng)箱式和獨立內(nèi)芯式兩種，還有一種是混合式膜式燃氣表。下面對以上三種類型的燃氣表的基本構(gòu)造和特點分別闡述。(一)、風(fēng)箱式1、基本構(gòu)造各組成部件的型式如下表所示:計量室隔板四室式氣門座外向式聯(lián)動裝置非對稱式計數(shù)裝置指針式外殼焊接鍍錫鐵皮風(fēng)箱式膜式燃氣表

12、工作原理大致如前述。不同之處在于這種燃氣表的氣門室是屬于封閉式，即橫隔板上部被隔成機械室和氣門室。由于燃氣不會進入機械室，因此，可以打開表的頂蓋露出傳動機構(gòu)，來進行燃氣表的校驗，以便調(diào)整表的誤差。2、聯(lián)動裝置它的聯(lián)動裝置屬于非對稱水平式，但為了保證燃氣表能連續(xù)平滑地運轉(zhuǎn)，必須具備以下三個條件:(1)、整閥條件:即當(dāng)皮膜行程到達終點時，連桿應(yīng)與調(diào)節(jié)臂相重合，或成為一條直線到達“死點” 。此時，氣門蓋必須與通向皮膜兩側(cè)計量室的氣門座上的氣門口對準(zhǔn)，處于相應(yīng)的進氣和排氣的切換狀態(tài)。這種決定氣門蓋位置的條件稱為整閥條件;(2)、“死點”的等分條件:由于在“死點”時，轉(zhuǎn)動曲柄的力矩最小，所以，“死點”應(yīng)

13、平均分布在一個運動周期之內(nèi);(3)、整膜條件:前后兩個皮膜夾盤的行程應(yīng)相等，而且應(yīng)與隔板相對稱。能夠滿足以上條件的機構(gòu)叫做整聯(lián)動機構(gòu)。(二)、獨立內(nèi)機式1、基本構(gòu)造計量室四室式獨立內(nèi)機式氣門座平行式聯(lián)動裝置點對稱垂直曲柄計數(shù)裝置直讀式外殼沖壓鍍錫鐵皮獨立內(nèi)機式燃氣表工作時氣門蓋是由另一側(cè)牽動臂直接驅(qū)動的。該表曲柄的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由兩根立軸的牽動臂(搖桿和活動連桿)連接，圍繞共同的曲柄軸而擺動，曲柄的一端使帶有曲臂的水平軸轉(zhuǎn)動，通過齒輪帶動計數(shù)裝置進行計量顯示。由于前后曲柄銷相差90?，所以，當(dāng)一個到達死點時，另一個正在運動，從而使曲柄能連續(xù)進行旋轉(zhuǎn)。另外還有一種獨立內(nèi)機式燃氣表，內(nèi)部構(gòu)造除計量室外，

14、其余都是另一種型式。氣門蓋做成扇狀，依靠與牽動臂連在一起的氣門旋桿的作用，在氣門座上左右擺動來控制氣門的進、排氣。這種表的聯(lián)動裝置是屬于非對稱式水平曲柄機構(gòu)，其誤差調(diào)節(jié)可以通過計數(shù)裝置內(nèi)變換齒輪的調(diào)換，或直接在曲柄上調(diào)節(jié)螺釘?shù)奈恢靡苿觼磉M行。2、獨立內(nèi)機式燃氣表的優(yōu)點:(1)、外形尺寸小，表形精致;(2)、漏氣可能性減小;燃氣表的漏氣有內(nèi)部漏氣和外部漏氣兩種，由于獨立內(nèi)機式機芯的周圍充滿著燃氣，所以壓差很小，不易泄漏。另外，獨立內(nèi)機式燃氣表的加工準(zhǔn)確度要求高，組裝準(zhǔn)確度也容易得到保證，這些都有處于防止漏氣。3、獨立內(nèi)機式燃氣表的缺點:獨立內(nèi)機式燃氣表也有一定的缺點:由于皮膜的有效受壓面積小，轉(zhuǎn)

15、動力矩因而也減小;由于曲柄轉(zhuǎn)速高，零部件精度高，配差嚴密，對燃氣的質(zhì)量反應(yīng)很敏銳，當(dāng)燃氣中雜質(zhì)含量高時，對燃氣的準(zhǔn)確計量不利。(三)、混合式1、基本構(gòu)造主要由表殼本體、上殼及計數(shù)器構(gòu)成。(1)、表殼本休:用鋁合金高壓壓鑄而成，成型件已包括了隔板、計量腔室、進出氣通道、主軸安裝孔、氣門座定位孔等，只要經(jīng)過少量的金切加工就能進入裝配。而且鑄件精度高，裝配位置準(zhǔn)確，可靠地保證了燃氣表的裝配質(zhì)量。計量皮膜大多采用圓盆狀的合成橡膠皮膜，具有耐久性能，皮膜夾盤、壓邊圈一起固定于殼體上即成為計量室。(2)、上殼:用鋁合金壓鑄而成，進出氣口一體成型，安裝尺寸穩(wěn)定。(3)、計數(shù)器:采用直讀式計數(shù)器，誤差調(diào)整與獨

16、立內(nèi)機式一樣。2、特點:(1)、殼體強度高，使用壽命長，可永久使用，維修時只要調(diào)換易損件即可;(2)、制造精度高，材料費用所占比例比人工大;(3)、裝有誤差匹配裝置，計量性能好;(4)、由于運動時阻力減小，增大了表的驅(qū)動力;(5)、混合式燃氣表大批量生產(chǎn)性能比較穩(wěn)定，而且裝配工藝容易轉(zhuǎn)入自動化。八、膜式燃氣表的材料 (一)、薄鋼板選用08或08F鋼號的薄鋼板(一般為1mm厚度)，主要用于表的沖壓材料。表殼需深沖拉伸成型，必須用冷軋板深拉伸薄板，為防腐蝕，成型后需表面熱鍍錫。其它沖壓件，如皮膜盒、導(dǎo)向板、皮膜夾盤、計數(shù)器門框等，可以直接采用0.5mm的鍍錫薄鋼板制作。(二)、有色金屬常用的有銅合

17、金、鋁合金及錫合金等。銅合金主要是鉛黃鋼，一般用于表內(nèi)的傳動部件，如立軸、曲柄軸、氣門座或氣門蓋軸、水平軸、填料座及軸承座等。目前，已逐漸被不銹鋼代替。鋁合金一般是壓鑄用鋁合金，主要用于制作表殼、分配室、計數(shù)器的字輪架等;另一種是鋁鎂合金板或棒材，主要用于牽動臂、套筒等部件。錫合金主要是錫鉛、錫銻或錫鉛銻合金，一般用于氣門座、立軸座、軸承等。(三)、塑料主要有兩種，一種是熱固性塑料，如酚醛塑料，主要用于氣門蓋和氣門座及蝸桿盒等;另一種是熱塑性塑料，如聚甲醛、ABS、增強尼龍、石墨尼龍等，用于牽動臂、拉桿、傳動齒輪、計數(shù)器齒輪、蝸桿、蝸輪、蝸桿盒、耐磨軸套、指針或數(shù)字輪等。(四)、皮膜皮膜是燃氣表中最重要的部件，燃氣的計量是通過皮膜的移動容積來決定的，當(dāng)皮膜發(fā)生變質(zhì)或破裂時，就會產(chǎn)生誤差，出現(xiàn)表快、表慢或阻塞等故障。因此，要求皮膜在燃氣表檢定的有效周期內(nèi)，不能受燃氣中