磁耦合技术与湿式气体流量计样本.doc

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湿式气体流量计工作原理与磁耦合技术
一、 湿式气体流量计的工作原理:
湿式气体流量计的结构: 湿式气体流量计是测定不被水或溶液吸收的气体流量之常见的仪器, 它能把流量随时间变化的累积量指示出来, 读值可靠, 操作方便, 其基本构造如图所示。

湿式气体流量计主要由壳体、 鼓轮工作室、 计数部分、 装水斗、 放水阀、 压力计、 温度计、 水准器、 调节支架、 进气口等部分组成。鼓轮工作室有四个弯曲叶片分隔成四个小室A、 B、 C、 D, 水位高于叶片中心, 使水位上部小室与两邻室构成封闭室, 气体由流量计背面中央处进入, 经过露在水面上的B和C室的内口b、 和c进入B和C室。由于B室压力大于A室, 推动叶轮顺时针转动。这时B、 C室逐渐被气体充满, 浮出水面, 而转动过程中使A室逐渐浸没到水中。A室中的气体由外口a’排出小室, 并从气体出口F流出。对每个小室来说, 当内口露出水面时, 就开始往这个小室充气。随着鼓轮转动, 工作室绕轴转动至室内充满气体, 直至室内气体排尽, 而小室全部浸没在水中。鼓轮每转动一周, 每个小室都完成一次进气和排气, 故流量计的体积即为四个小室充气体积之和。计数机构在字盘上显示相应数字。显然充水高度和是否安装在水平位置, 会影响到小室实际计量体积。
联轴式湿式气体流量计的气室及液封的剖面图如下:

联轴式湿式气体流量计的计量鼓轮在转动过程中的压力降( 阻力) 为:
ΔP=Δh·ρ=F1+F2 ------- 1
Δh= ( F1+F2) /ρ ------- 2
式中:
ΔP: 计量鼓轮在转动过程中的压力降, 单位米液柱。
Δh: 计量气室内外的液位差, 单位米。
ρ: 密封液的密度, 单位千克/立方米( 密封液确定后密度确定不变) 。
F1: 联动轴与转动支撑部位的磨擦力( 此值基本不变) 。
F2: 联动轴密封元件与联动轴的磨擦力( 此值随密封元件的老化程度及紧固程度而变化) 。
由式2可见, F2的变化会导致Δh变化, 由此会导致计量气室体积的变化, 因此联轴式密封的湿式气体流量计在每次使用前都必须对湿式气体流量计的精度进行校对, 否则精度很难保证不变, 而且在运行过程中也很难保证轴封阻力不变。
二、 磁耦合技术
由于联轴式湿式气体流量计的计量鼓轮的阻力变化会导致计量气室体积的变化, 因此无论如何改进密封元件都无法从根本上解决问题, 必须采用新工艺才能彻底解决问题。
磁力传动是采用现代最新永磁材料, 使主动件与从动件之间靠磁力的超矩特性, 实现无接触、 无泄漏传递扭矩( 功率) 的一种新技术。实现这一技术的装置称为磁力驱动器, 或称磁力传动、 磁力耦合器、 磁力联动器等, 可用于对密封要求较高的转动系统中。磁力传动技术具有以下应用特点:
1) 、 磁力传动传递力矩, 是利用磁力的超矩作用特性而实现的。可将主轴传递扭矩的动密封转化为静密封, 实现动力的零泄漏传递。
2) 与刚性联轴式密封比较, 安装、 拆卸、 调试、 维修均较方便。

圆盘型磁力耦合器多用于小型传动和一些特殊密封装置上, 湿式气体流量计适用圆盘型磁力耦合器。
选用稀土永磁材料, 利用它的高磁能积、 高矫顽力的特性把不同极性的磁体密集排列在一起。当没有外力作用时, 器壁两侧相正确不同极性相互吸合, 当主动侧( 如湿式气体流量计的计量鼓轮) 在外力作用下产生位移, 从动侧( 如湿式气体流量计的表盘指针轴及传动机构) 由于惯性及负载的作用使主动、 从动两侧磁力发生错位, 此时主动、 从动两侧的磁极相互吸引, 从而及时带动从动侧位移, 实现磁力传动。旋转磁体在密封体内, 器壁选用非磁体材料( 无磁不锈钢、 铝合金等) 制成, 变动密封为静密封, 因此, 从根本上消除了转动轴密封处产生的泄漏。
采用磁耦合技术的湿式气体流量计剖面图如下:
采用磁耦合技术的湿式气体流量计计量鼓轮在转动过程中的压力降( 阻力) 为:
ΔP=Δhρ=F1 ------- 3
Δh= F1/ρ ------- 4
式中:
ΔP: 计量鼓轮在转动过程中的压力降, 单位米液柱。
Δh: 计量气室内外的液位差, 单位米。
ρ: 密封液的密度, 单位千克/立方米( 密封液确定后密度确定不变) 。
F1: 联动轴与转动支撑部位的磨擦力( 此值基本不变) 。
由式4可见, 湿式气体流量计的计量鼓轮运行阻力不变, 因此计量气室内外液位差不变, 计量气室体积恒定不变, 计量精度恒定不变。因此, 磁耦合技术彻底解决了湿式气体流量计精度变化的问题。
关键词: 湿式气体流量计, 湿式流量计, 磁耦合器