專利名稱：質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利文獻(xiàn)涉及一種質(zhì)量流量計(jì)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
典型的角動量流量計(jì)具有四個(gè)主要部件由透平機(jī)或馬達(dá)帶動旋轉(zhuǎn)的主軸；靜止整流器；葉輪(動量輪)；和速度輪鼓桶。在運(yùn)行期間，流體流過透平機(jī)，使透平機(jī)旋轉(zhuǎn)。透平機(jī)連接于所述主軸，因此所述主軸與透平機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。接著，流體穿過靜止整流器。靜止整流器不與所述主軸或透平機(jī)耦合在一起。整流器的作用是盡可能多地從流體去除角動量，因?yàn)檫^多的角動量會導(dǎo)致測量誤差。例如，通過任何數(shù)量的元件(包括流體行進(jìn)所在的管道或透平機(jī)中的彎頭)都可以將湍流或渦流引入到流體中。整流器有助于去除湍流和渦流。理想的情況為隨著流體退出靜止整流器，相對于流量計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸線的所有角動量都已經(jīng)被去除。最后，流體穿過葉輪和鼓桶。通常，葉輪定位在鼓桶內(nèi)，以形成測量組件。鼓桶形成測量組件的外封裝物，葉輪坐落在鼓桶的內(nèi)部。葉輪和鼓桶兩者都繞軸線旋轉(zhuǎn)。但是，鼓桶和葉輪以不同的方式連接于流量計(jì)。鼓桶剛性固定于所述主軸，由此強(qiáng)制鼓桶與透平機(jī)以及所述主軸同步旋轉(zhuǎn)。葉輪通過彈簧元件(例如扭簧)附著于流量計(jì)的旋轉(zhuǎn)部件(例如主軸或鼓桶)上。理想的情況為退出整流器且相對于所述主軸沒有角動量的流體進(jìn)入葉輪和鼓桶。葉輪和鼓桶以與所述主軸相同的速度旋轉(zhuǎn)。因此，流體被加速，以與葉輪和鼓桶的旋轉(zhuǎn)相匹配。但是，由于葉輪通過彈簧附著于流量計(jì)的所述主軸或其他旋轉(zhuǎn)部件，所以導(dǎo)致葉輪落在鼓桶后面。當(dāng)流體流過時(shí)，葉輪的強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)改變了流體的旋轉(zhuǎn)速度，增大了流體的角動量。通過校準(zhǔn)將葉輪連接于所述主軸的彈簧，可測量流體角動量的增大，以獲得流體流過時(shí)強(qiáng)制葉輪旋轉(zhuǎn)所需的扭矩。用于扭矩的等式如下T = m* a* r2這里，T =扭矩；A=質(zhì)量流率；《 =角速度；和r =質(zhì)量流量的回轉(zhuǎn)半徑。借助彈簧測量扭矩的一個(gè)方法是測量在葉輪和鼓桶兩者繞所述主軸的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)葉輪相對于鼓桶的滯后。雖然鼓桶和葉輪趨向于以同一速度旋轉(zhuǎn)，但是，由葉輪上的流體所賦予的扭矩將使彈簧偏移，導(dǎo)致在葉輪和鼓桶兩者繞所述主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)葉輪滯后于鼓桶。 該滯后可以被測量得到，并且由該滯后可以計(jì)算被施加在葉輪上以增大流體的角動量所需的扭矩。測量葉輪和鼓桶之間的滯后的一種通用方法是在葉輪和鼓桶兩者的外面放置磁鐵。然后設(shè)置靜止線圈，所述靜止線圈設(shè)置成使得在葉輪和鼓桶旋轉(zhuǎn)時(shí)，靜止線圈緊鄰磁鐵。每當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁鐵通過時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁鐵將在電線圈上感應(yīng)生成小的電脈沖。電脈沖可以通過電子線路檢測，并基于與鼓桶相聯(lián)的磁鐵以及與葉輪相聯(lián)的磁鐵經(jīng)過它們相應(yīng)的線圈的時(shí)間確定相位滯后?；趶椈沙?shù)，該滯后可用于計(jì)算扭矩。對于任何給定的彈簧常數(shù)，相位移越小,通過流體旋轉(zhuǎn)葉輪所需的扭矩越小。相反，相位移越大，通過流體旋轉(zhuǎn)葉輪所需的扭矩越大。改變流體的角動量所需的扭矩因此能被轉(zhuǎn)換為流體的質(zhì)量流速。由相位滯后或滯后角4引起的兩脈沖之間的時(shí)間At為這里，( =a ，c為彈簧常數(shù)。
代入,得到Ar =.這表明At與成正比。 上述設(shè)計(jì)利用了動量守恒定律去測量穿過流量計(jì)的流體的質(zhì)量流速。理想的情況為流體離開整流器，繞流量計(jì)的中心軸線沒有旋轉(zhuǎn)。當(dāng)流體穿過葉輪和鼓桶(或測量組件)時(shí)，流體被加速繞流量計(jì)中心軸線旋轉(zhuǎn)。由于守恒的物理性質(zhì)，增大流體繞流量計(jì)軸線的旋轉(zhuǎn)所需的能量可能被轉(zhuǎn)化成流過流量計(jì)的流體的質(zhì)量流。雖然上述流量計(jì)結(jié)構(gòu)可以測量流過的流體的質(zhì)量流速，但是，在其設(shè)計(jì)中內(nèi)在有很多影響裝置精度的誤差。例如，當(dāng)流體從整流器流入葉輪和鼓桶組件時(shí)，流體穿過由旋轉(zhuǎn)葉輪與靜止整流器的角速度差形成的剪切面。在該剪切面上形成的剪切力是一種摩擦力， 其增大了用葉輪旋轉(zhuǎn)液體所需的能量。如果剪切力恒定，可從計(jì)算中析出因子，就可以相對準(zhǔn)確地確定質(zhì)量流速。但是，剪切力取決于液體的粘度，而液體的粘度隨溫度變化或者從一種流體到另一種流體而不同。即使來自不同場所或供應(yīng)商的類似類型的流體，例如用于噴氣發(fā)動機(jī)的煤油，也可能具有不同的粘度。所以，剪切力可以隨流過流量計(jì)的流體類型以及流過流量計(jì)的流體溫度而變化。變化的剪切力帶來質(zhì)量流量計(jì)算上的誤差，而這種誤差是難以解決的。大的可變剪切力可能妨礙質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行精密測量。此外，利用當(dāng)前設(shè)計(jì)，難以去除或降低剪切力。為獲得大的測量扭矩以使流量計(jì)的精度最大化，加給流體的角動量應(yīng)當(dāng)最大化。為了最大化加給穿過流量計(jì)時(shí)的流體的角動量，流體流動路徑與流量計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離應(yīng)該最大化。所述旋轉(zhuǎn)軸線到流動路徑的距離的最大化也增大了誤差，導(dǎo)致由剪切力引起的扭矩，這是因?yàn)榕ぞ乇鄣拈L度被增大了。這使得企圖最小化當(dāng)前質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)中的測量誤差的工藝過程變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，依照本專利文獻(xiàn)的一個(gè)方面的目的是提供一種改進(jìn)的質(zhì)量流量計(jì)。優(yōu)選地，該改進(jìn)設(shè)計(jì)解決了或者至少改善了上述問題的一個(gè)或更多個(gè)。為此，提供一種質(zhì)量流量計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該質(zhì)量流量計(jì)包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中在該外殼中限定一腔室；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)以及能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑，該流體路徑與所述流體入口、流體出口流體連通，其中該流體路徑穿過所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置兩者，以及其中，該流體路徑在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r2處離開動量裝置，其中，rl和r2是不同的距離。在另一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量流量計(jì)還包括第二動量裝置，所述第二動量裝置布置在所述腔室中，其也借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并且能夠相對于可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，所述流體路徑也穿過第二動量裝置，并且在離所述軸線徑向距離r3處進(jìn)入第二動量裝置，在離所述軸線徑向距離r4處離開第二動量裝置，其中r3和r4是不同的距離。在有些包括多于一個(gè)的動量裝置的實(shí)施例中，第一動量裝置的進(jìn)入半徑rl和離開半徑r2之間的徑向距離的變化與第二動量裝置的進(jìn)入半徑r3和離開半徑r4之間的徑向距離的變化在大小上基本相等，而方向相反。在又一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量流量計(jì)還包括介于所述流體入口和腔室中的動量裝置之間的流體路徑中的整流器。此外，流體入口和動量裝置之間的流體路徑的一部分可由整流器限定。在有些實(shí)施例中，整流器設(shè)計(jì)成與可旋轉(zhuǎn)部件固定旋轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，整流器可以是靜止的。在又一個(gè)實(shí)施例中，整流器也可以與所述可旋轉(zhuǎn)部件一體形成。在某些實(shí)施例中，在可旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)部限定一第二腔室，動量裝置容納在該第二腔室內(nèi)。第二腔室可以相對于流量計(jì)的其余部分密封或者不密封。質(zhì)量流量計(jì)的固定旋轉(zhuǎn)的部件可以以任何方式被驅(qū)動。在一個(gè)實(shí)施例中，一扭矩提供器耦合于所述可旋轉(zhuǎn)部件。在某些實(shí)施例中，提供一沿所述軸線延伸的能夠旋轉(zhuǎn)的軸， 以將所述可旋轉(zhuǎn)部件可操作地耦合到扭矩提供器例如透平機(jī)或馬達(dá)(電動或氣動)上。在有些實(shí)施例中，偏壓元件為扭簧。在一個(gè)實(shí)施例中，扭簧布置在動量裝置與所述軸之間，使得偏壓元件通過所述軸間接地將動量裝置連接到所述可旋轉(zhuǎn)部件上。在其他實(shí)施例中，偏壓元件可以直接將動量裝置連接到所述可旋轉(zhuǎn)部件上。優(yōu)選地，可操作地布置傳感器以測量偏壓元件的偏移。在有些實(shí)施例中，傳感器通過確定動量裝置的旋轉(zhuǎn)和可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)之間的相位差來測量偏壓元件的偏移。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器進(jìn)一步被布置成還測量動量裝置的角速度。在又一個(gè)實(shí)施例中，傳感器直接測量所述可旋轉(zhuǎn)部件與動量裝置之間的扭矩。在不同的實(shí)施例中，穿過流量計(jì)的流動路徑可以采取不同的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，流動路徑進(jìn)入動量裝置時(shí)的進(jìn)入半徑rl小于離開動量裝置時(shí)的離開半徑r2。 在另一個(gè)實(shí)施例中，在動量裝置內(nèi)，流動路徑的方向大體上被反向。在流動路徑在動量裝置內(nèi)反向的某些實(shí)施例中，流體在同一側(cè)進(jìn)入和離開流量計(jì)。在其他實(shí)施例中，流體可以在相鄰側(cè)進(jìn)入和離開流量計(jì)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，動量裝置及其他內(nèi)部部件設(shè)計(jì)成繞一軸線旋轉(zhuǎn)，但是，在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置設(shè)計(jì)成在扭矩提供器的作用下來回顫動。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，該外殼中限定一腔室，所述外殼具有流體入口和流體出口 ；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，其布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)以及能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑，其從流體入口到流體出口穿過外殼，其中該流體路徑包括限定在動量裝置內(nèi)部的第一部分和限定在可旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)部的第二部分，以及其中，該第一部分具有在離所述軸線徑向距離rl處的流體進(jìn)口和在離所述軸線徑向距離r2處的流體排出口，其中，rl和r2是不同的距離。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中外殼中限定一腔室；從所述流體入口到流體出口的流體路徑；可旋轉(zhuǎn)部件，其布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，其布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)和能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，其中所述流體路徑從流體進(jìn)口到流體排出口橫穿該動量裝置；以及其中，質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)成在所述動量裝置和可旋轉(zhuǎn)部件繞所述軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)去除流體進(jìn)口和流體排出口處的剪切面。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中在外殼中限定一腔室；可旋轉(zhuǎn)部件，其布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，其布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)且能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑,其與所述流體入口和流體出口流體連通，其中，該流體路徑在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r2處離開動量裝置，rl和r2是不同的距離，以及其中，在動量裝置內(nèi)， 流體路徑的方向大體上被反向。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置成可繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置成能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)和能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，并借助一能夠在所述可旋轉(zhuǎn)部件與動量裝置之間傳遞扭矩的元件而與所述可旋轉(zhuǎn)部件相互作用；穿過所述動量裝置的流體路徑，其中，該流體路徑在第一側(cè)的在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入動量裝置，并在該第一側(cè)的在離所述軸線徑向距離r2處離開動量裝置，rl和r2是不同的距離；和用以確定流體在動量裝置上施加的角動量的裝置。正如下面更全面描述的，本專利文獻(xiàn)的流量計(jì)及其相關(guān)工藝過程容許有效地測量流動流體的質(zhì)量流速。在此披露的該流量計(jì)和方法的進(jìn)一步的方面、目的、所希望的特征以及優(yōu)點(diǎn)從下面的詳細(xì)說明和附圖中將能夠得到更好地理解，其中各個(gè)實(shí)施例通過舉例的方式加以說明。但是，應(yīng)當(dāng)清楚地明白，這些附圖只是作為說明性的，而沒有打算作為對要求保護(hù)的實(shí)施例的限制。


圖I示出了包括質(zhì)量流量計(jì)的燃料計(jì)量單元的例子。圖2示出了帶有單個(gè)動量裝置的旋轉(zhuǎn)流量計(jì)的實(shí)施例的截面視圖。圖3示出了帶有多個(gè)動量裝置的顫動式流量計(jì)的實(shí)施例的截面視圖。圖4示出了一質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)施例的截面視圖,其中動量裝置內(nèi)部的流動方向大體上被反向。圖5示出了一質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)施例的橫截面視圖，其中流動路徑在同一側(cè)進(jìn)入和離開該流量計(jì)。
具體實(shí)施例方式圖I示出了燃料計(jì)量單元(FMU) 100的一個(gè)例子,所述燃料計(jì)量單元100包括質(zhì)量流量計(jì)110。圖I中的燃料計(jì)量單元100僅是一個(gè)示例性系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可使用本專利文獻(xiàn)所述的質(zhì)量流量計(jì)110的實(shí)施例。因此，在此描述的質(zhì)量流量計(jì)110的實(shí)施例可能被包含在任何流動系統(tǒng)中。燃料計(jì)量單元100通常位于發(fā)動機(jī)上。燃料被燃料柜泵102泵送到發(fā)動機(jī)的燃料計(jì)量單元100。一旦燃料到達(dá)燃料計(jì)量單元100，燃料就被一低壓泵104推動至燃料過濾器 106。在燃料計(jì)量單元100的有些實(shí)施例中，燃料過濾器106可以放置在燃料計(jì)量單元100 外面，以便于維修。一旁通閥108可與燃料過濾器106平行地設(shè)置，以在過濾器堵塞時(shí)允許繞過燃料過濾器106。當(dāng)燃料過濾器106堵塞時(shí)，燃料過濾器106兩側(cè)的壓差增大。當(dāng)燃料過濾器106兩側(cè)的壓差上升高于旁通閥108的閾值時(shí)，旁通閥108打開，允許燃料旁通所述燃料過濾器106而流動。在燃料流過燃料過濾器之后，高壓泵110 (通常為齒輪泵)對燃料增壓。在圖I所示的燃料計(jì)量單元100中，燃料流過洗網(wǎng)112。燃料流的一部分通過洗網(wǎng)112轉(zhuǎn)向至燃料動力致動器114(其設(shè)置用于例如定子葉片的位置控制)。洗網(wǎng)112向燃料動力致動器114提供非常清潔的流體。轉(zhuǎn)向并流過燃料動力致動器114的燃料返回到燃料過濾器106入口。在主要的流動方向上，剩余的“次清潔的”燃料進(jìn)入燃料計(jì)量閥116，所述燃料計(jì)量閥116調(diào)節(jié)用于燃燒的燃料流量。壓差閥118使多余的燃料返回至燃料過濾器106入口。 主燃料流繼續(xù)流過質(zhì)量流量計(jì)110。在圖I所示的實(shí)施例中，優(yōu)選地，質(zhì)量流量計(jì)也可以設(shè)置在燃料計(jì)量單元100外面。與燃料過濾器106的位置類似，將質(zhì)量流量計(jì)110設(shè)置在燃料計(jì)量單元100外面，方便質(zhì)量流量計(jì)110的檢修或更換。在燃料流過質(zhì)量流量計(jì)110之后，燃料返回到燃料計(jì)量單元100中，在那里，一最低壓力閥120用來保持最低壓力。燃料接著流向燃燒室中的燃料噴嘴122。圖2示出了帶有單個(gè)動量裝置14的旋轉(zhuǎn)流量計(jì)10的實(shí)施例的截面視圖。流量計(jì) 10是流量計(jì)部件110的一個(gè)實(shí)施例，該流量計(jì)部件可用于燃料計(jì)量單元100，如圖I所示的那個(gè)。但是，流量計(jì)10不局限于燃料計(jì)量單元，其可以用于任何流動系統(tǒng)中。圖2中的流量計(jì)10包括外殼11、可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B、動量裝置14和扭矩提供器21。在圖2所示的實(shí)施例中，外殼11形成一腔室13，該腔室13容納包括可旋轉(zhuǎn)部件12A 和12B、動量裝置14和扭矩提供器21的內(nèi)部部件。在其他實(shí)施例中，外殼11也可以容納更多或更少的部件。圖2示出了外殼11的橫截面。外殼11具有流體入口 4和流體出口 6。在優(yōu)選實(shí)施例中，外殼11和其中限定的腔室13都是圓柱形的。圓柱形腔室13便于所述內(nèi)部部件旋轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)運(yùn)動。外殼11可以由任意數(shù)量的部分制成，以便使流量計(jì)的制造和組裝更容易。在一優(yōu)選實(shí)施例中，外殼可以由兩部分制成。第一部分可以構(gòu)造成缸筒的形狀，第二部分可以構(gòu)造成用于缸筒的頂蓋的形狀。缸筒和頂蓋優(yōu)選帶有螺紋，這樣它們可以螺紋連接在一起，以密封和形成腔室13。在包括缸筒和頂蓋的優(yōu)選實(shí)施例中，缸筒包括一凸緣，使得頂蓋可以容易地用螺栓連接到缸筒上以形成密封腔室13。在頂蓋與缸筒之間可利用0形環(huán)來密封外殼11的這兩個(gè)部分。在其他實(shí)施例中，也可以使用其他結(jié)構(gòu)的外殼11。例如，外殼11的這些部分可以沿著一條平行于旋轉(zhuǎn)軸線24的直線聯(lián)結(jié)成一蛤殼式構(gòu)造。也可以是其他構(gòu)造。優(yōu)選地，外殼11由最低數(shù)量的部分制成，以減少所需的密封件數(shù)量。所使用的部分少，還可以降低制造成本，提聞可罪性。外殼11中限定一腔室13。在運(yùn)行時(shí)，流量計(jì)10可能遭受高的內(nèi)壓力，這些高的內(nèi)壓力將由外殼11承受。因此，需要對外殼11進(jìn)行密封而防止壓力外泄。質(zhì)量流量計(jì)可能用于噴氣發(fā)動機(jī)燃料管線及其他極高壓力區(qū)域，因此需要承受高壓。燃料管線中的壓力可能超過每平方英寸1400磅(psi)。利用壓配合、螺紋、0形環(huán)(未顯示)或其他通常使用的壓力密封技術(shù)可以進(jìn)行外殼部分的密封，以形成腔室13。外殼11可以由任何適于處理流量計(jì)設(shè)計(jì)成所能承受的流體的材料制成。用于構(gòu)造外殼11的可能的材料包括注塑塑料、鋁和不銹鋼，這里僅僅是僅舉幾個(gè)例子。如圖2所示，位于由外殼11形成的腔室13內(nèi)部的是可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B。在此可旋轉(zhuǎn)部件限定為流量計(jì)10的任何部件,其包括流動路徑34的與流動路徑入口相接或者從動量裝置離開的一部分，并且設(shè)計(jì)成在流量計(jì)10運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)下時(shí)以與動量裝置14 相同的角速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)圖2所示的流量計(jì)10運(yùn)行時(shí),流體通過流體入口 4進(jìn)入流量計(jì)10。在圖2所示的實(shí)施例中，扭矩提供器21為一透平機(jī)，流體穿過該透平機(jī)，透平機(jī)連接于沿旋轉(zhuǎn)軸線24 延伸的軸8。隨著流動的流體帶動透平機(jī)旋轉(zhuǎn),軸8也被帶動旋轉(zhuǎn)。在圖2所示的實(shí)施例中，流動路徑34穿過可旋轉(zhuǎn)部件12A、動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件12B，然后流體通過流體出口 6離開流量計(jì)10。在圖2所示的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B連接于可旋轉(zhuǎn)的軸8，因而與該可旋轉(zhuǎn)的軸一起旋轉(zhuǎn)。雖然動量裝置14也連接于可旋轉(zhuǎn)的軸8，但是，動量裝置14是借助偏壓元件9 (彈簧)連接于該可旋轉(zhuǎn)的軸的。因此，雖然動量裝置14隨著流體流過流量計(jì)10 也被帶動而與可旋轉(zhuǎn)的軸8 —起旋轉(zhuǎn)，但是，動量裝置14將超前或滯后于所述可旋轉(zhuǎn)的軸 8和可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B的旋轉(zhuǎn)，這將在下面闡明。在圖2所示的實(shí)施例中，流量計(jì)10具有兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B。但是，在其他實(shí)施例中，也可以只帶有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件。例如，在有些實(shí)施例中，一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件，即可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B中的任意一個(gè)，可以是靜止的，不連接于所述可旋轉(zhuǎn)的軸8，因而不是可旋轉(zhuǎn)部件。在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件中的一個(gè)，即可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B中的任意一個(gè)， 也可能完全不存在。例如，流動路徑34可以不穿過可旋轉(zhuǎn)部件12B，可以離開動量裝置14 直接進(jìn)入所述腔室13。如圖2所示，可旋轉(zhuǎn)部件可以具體為各種不同的形狀。例如，在圖2的實(shí)施例中， 可旋轉(zhuǎn)部件12B顯示為帶有空腔18的缸筒，所述空腔18中裝入動量裝置14?？尚D(zhuǎn)部件 12B也可以被稱為轉(zhuǎn)子、鼓桶或用于動量裝置14的支撐裝置。在圖2所示的實(shí)施例中，動量裝置14位于可旋轉(zhuǎn)部件12B的空腔18之內(nèi)。在所示的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A起到流量調(diào)節(jié)器的作用，且與可旋轉(zhuǎn)部件12B相接，以完全包圍空腔18中的動量裝置14，從而形成第二腔室。在各個(gè)實(shí)施例中，任一可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B還可以用來將動量裝置14連接到可旋轉(zhuǎn)的軸8上。例如，動量裝置14可以通過偏壓元件(在圖2所示的實(shí)施例中為扭簧)連接到任一可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B上，而不是直接連接于可旋轉(zhuǎn)的軸8。雖然描述為動量裝置連接到可旋轉(zhuǎn)部件，但該連接不一定必須是直接連接。動量裝置14連接于可旋轉(zhuǎn)部件的參考包括動量裝置14通過偏壓元件9與由扭矩提供器21驅(qū)動的流量計(jì)10的任何其他部分的任何連接。例如，雖然在圖2的實(shí)施例中，動量裝置14通過偏壓元件9直接連接到可旋轉(zhuǎn)的軸8上，但是，圖2所示的連接也可以被描述成使動量裝置連接于可旋轉(zhuǎn)部件，因?yàn)榭尚D(zhuǎn)部件12A和12B是直接連接于由扭矩提供器21驅(qū)動的可旋轉(zhuǎn)的軸8上。如圖2中的實(shí)施例所示,旋轉(zhuǎn)軸線24從流量計(jì)10的上游側(cè)26延伸到流量計(jì)10 的下游側(cè)28。在所示的實(shí)施例中，如旋轉(zhuǎn)箭頭所示，可旋轉(zhuǎn)部件12A、可旋轉(zhuǎn)部件12B和動量裝置14設(shè)計(jì)成繞該軸線24旋轉(zhuǎn)。但是，在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置14也可以繞軸線24來回顫動。取決于實(shí)施例,可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置14可以繞軸線24連續(xù)旋轉(zhuǎn)，或者也可以以顫動方式旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)一定度數(shù)，然后反向而沿另一方向回轉(zhuǎn)?？尚D(zhuǎn)部件12A和12B的旋轉(zhuǎn)是一種被迫旋轉(zhuǎn)，可以由任意數(shù)量的驅(qū)動機(jī)構(gòu)或扭矩提供器21驅(qū)動。如圖2所示，可旋轉(zhuǎn)部件可以剛性固定到軸8上，軸8沿旋轉(zhuǎn)軸線24延伸。在其他實(shí)施例中，外殼11外部的驅(qū)動馬達(dá)可以作為所述扭矩提供器21，其使可旋轉(zhuǎn)部件繞旋轉(zhuǎn)軸線24旋轉(zhuǎn)。扭矩提供器21可以是例如圖2中的透平機(jī)、外部馬達(dá)或任何其他適于使軸8和可旋轉(zhuǎn)部件連續(xù)旋轉(zhuǎn)或以來回交互顫動的方式旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。在不同的實(shí)施例中，扭矩提供器21或驅(qū)動系統(tǒng)可以位于動量裝置14的上游或下游。優(yōu)選地，如果使用透平機(jī)，透平機(jī)定位在動量裝置14的下游。將透平機(jī)或其他驅(qū)動系統(tǒng)定位在動量裝置14的下游，有助于減少驅(qū)動機(jī)構(gòu)在流體中引入的任何湍流或渦流。湍流和渦流可能導(dǎo)致質(zhì)量流量測量中的誤差，因此是不希望的。在某些實(shí)施例(諸如圖2所示的實(shí)施例)中，透平機(jī)可以集成到流量計(jì)10的外殼11內(nèi)。如果流量計(jì)位于外殼11內(nèi)，透平機(jī)可以集成到可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B中的一個(gè)上。在其他實(shí)施例中，透平機(jī)也可以定位到流量計(jì)10的外殼11外面。如圖2示例性例子所示，可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B可以直接連接于扭矩提供器21。 在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件可以通過一系列齒輪連接于扭矩提供器21，以允許配置扭矩和旋轉(zhuǎn)速度。另外，齒輪系統(tǒng)是可調(diào)節(jié)的，以允許在構(gòu)造流量計(jì)10之后和/或在運(yùn)行期間調(diào)節(jié)齒輪比。在圖2所示的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A也被設(shè)計(jì)成流量調(diào)節(jié)器。流量調(diào)節(jié)器用來調(diào)節(jié)進(jìn)入動量裝置14之前的流量。在圖2所示的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A與扭矩提供器21固定旋轉(zhuǎn)，并作為流量調(diào)節(jié)器，在流體流進(jìn)入動量裝置14之前引導(dǎo)該流體流以與動量裝置14相同的角速度旋轉(zhuǎn)。在圖2的示例性例子中，可旋轉(zhuǎn)部件12A被帶動旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槠溥B接于沿軸線24延伸的可旋轉(zhuǎn)的軸8。但是，可旋轉(zhuǎn)部件12A可以連接于可旋轉(zhuǎn)部件12B， 并作為連接于軸8的一個(gè)整體部分被帶動旋轉(zhuǎn)。通常，可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B可以設(shè)計(jì)成單個(gè)整體式部件。在其他實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器可以與可旋轉(zhuǎn)部件分開，而不集成到可旋轉(zhuǎn)部件中。 另外，流量調(diào)節(jié)器可以是靜止的，或者由流量計(jì)10的旋轉(zhuǎn)部件帶動旋轉(zhuǎn)。動量裝置14可以是設(shè)計(jì)成測量流體穿過流量計(jì)10時(shí)的動量的任何裝置。例如， 動量裝置14可以是一動量輪。在圖2的示例性實(shí)施例中，動量裝置14被可旋轉(zhuǎn)部件12A 和可旋轉(zhuǎn)部件12B完全包圍。通過完全包圍帶有固定旋轉(zhuǎn)部分的動量裝置14，該示例性實(shí)施例降低了動量裝置14所承受的剪切力。尤其是，剪切面已經(jīng)從動量裝置14的交接面移動到與驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定旋轉(zhuǎn)的部件的外部交接面。剪切面定義為流量計(jì)10的兩個(gè)相鄰部件A和B之間的平面或區(qū)域，在這樣的平面或區(qū)域中，從部件A流至部件B的流體微粒的切向速度分量的變化將在所述部件A或部件B 上產(chǎn)生剪切力。剪切面通常產(chǎn)生于流量計(jì)10的設(shè)計(jì)成在流量計(jì)10達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)不以同一速度旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)相鄰部件之間。例如，剪切面可以存在于沿流動路徑34從靜止部件過渡到繞旋轉(zhuǎn)軸線24旋轉(zhuǎn)的部件上的地方。在圖2的實(shí)施例中，剪切面位于在可旋轉(zhuǎn)部件12B 的下游側(cè)以及可旋轉(zhuǎn)部件12A的上游側(cè)。因此，剪切面已被從流動路徑34進(jìn)入和離開動量裝置14所在的交接面移除。另外，如果旋轉(zhuǎn)部件的側(cè)面鄰接靜止部件，當(dāng)它們繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件的側(cè)面可能承受切向剪切力。例如，切向剪切力可能存在于可旋轉(zhuǎn)部件12A的外周和外殼11 之間。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，也可以保護(hù)動量裝置14而不受切向剪切力的作用。如圖2所示，動量裝置被空腔18完全封裝，由此保護(hù)動量裝置14的側(cè)面不受由外殼11的靜止壁引起的剪切力的作用。優(yōu)選地，動量裝置14被空腔18完全封裝，而空腔18的腔體以與動量裝置14同樣的速度旋轉(zhuǎn)或顫動。但是，在其他實(shí)施例中，動量裝置14不一定必須被完全裝入。例如，可旋轉(zhuǎn)部件12A可以不卷繞形成空腔18。因此，當(dāng)動量裝置14旋轉(zhuǎn)時(shí)，動量裝置14的側(cè)面與外殼11的靜止壁可能遭受切向剪切力。在動量裝置14沒有完全被裝入的替換實(shí)施例中， 可以增大動量裝置14與外殼11的壁之間的縫隙，以減少作用在動量裝置14的側(cè)面上的切向剪切力。在其他實(shí)施例中，剪切面可能不能從動量裝置14的兩端移除。例如，在有些實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A可能不是可旋轉(zhuǎn)部件，可能是不能繞軸線24旋轉(zhuǎn)的靜止流量調(diào)節(jié)器。 因此，剪切面可能存在于動量裝置14的上游側(cè)與流量調(diào)節(jié)器之間。但是，由于流動路徑34 距離旋轉(zhuǎn)軸線24的半徑在從流量調(diào)節(jié)器到動量裝置14的過渡處較小，所以，剪切面可能不會引起動量裝置14的大的質(zhì)量測量誤差。所以，在有些實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件12A可以是靜止流量調(diào)節(jié)器，或者完全不存在。動量裝置14包括流動路徑34,所述流動路徑34確定了流體穿過動量裝置14的路徑。在此所述的實(shí)施例的流動路徑34的一個(gè)重要方面在于，當(dāng)流體在動量裝置14內(nèi)部時(shí)， 流動路徑34改變了流體離旋轉(zhuǎn)軸線24的徑向距離。圖2所示的實(shí)施例具有單個(gè)流動路徑
34。流動路徑34沿旋轉(zhuǎn)軸線24具有圓筒形橫截面。流動路徑34在上游側(cè)26以較小直徑進(jìn)入動量裝置14，并在下游側(cè)28以較大直徑離開動量裝置14。直徑上的變化增大了流動路徑34離動量裝置14內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸線24的距離，提供了很多好處，這將在后面論述。為了確定流過質(zhì)量流量計(jì)10的流體質(zhì)量,動量裝置14必須對流體加上或減掉一定可測量的角動量。如果流動路徑34離旋轉(zhuǎn)軸線24的距離在動量裝置14內(nèi)部是變化的， 在不改變動量裝置14相對于流量計(jì)10的其他旋轉(zhuǎn)部件的相對角速度的情況下，動量裝置 14可以為流體加上角動量或從流體減掉角動量。相反也是如此,即如果流體路徑34離旋轉(zhuǎn)軸線24的距離在動量裝置14內(nèi)部沒有變化，則動量裝置14必須相對于其他部件以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，以便改變流體的角動量。如果動量裝置14以不同于流量計(jì)10的周圍部件的速度旋轉(zhuǎn)，這將在動量裝置14的交接面上形成剪切力。剪切力取決于粘度和溫度，因此， 當(dāng)在動量裝置的交接面出現(xiàn)剪切力時(shí)，可能會顯著加大質(zhì)量流量測量的誤差，尤其是在溫度波動時(shí)。當(dāng)流動路徑34的徑向距離在動量裝置14內(nèi)部是變化的情況下，角動量守恒定律允許對動量裝置14加上或減掉角動量，同時(shí)使動量裝置14仍然以與周圍部件相同的速度旋轉(zhuǎn)。在沒有凈扭矩的系統(tǒng)中，角動量是守恒的。系統(tǒng)的角動量由下列等式給出￡ = r X mv這里,Z是系統(tǒng)的角動量，F(xiàn)是微粒(particle)相對于旋轉(zhuǎn)軸線的位置向量是微粒的質(zhì)量乘以速度(mi 等于微粒的線性動量)。因而，角動量是向量F與線性動量mi 的向量積。角動量是守恒的，所以F和mi 成反比關(guān)系。對于不帶凈扭矩而旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)來說，當(dāng)微粒遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線時(shí)，微粒繞軸線的角速度被降低以使角動量守恒。相反也是如此，對于不帶凈扭矩而旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)來說，當(dāng)微?？拷D(zhuǎn)軸線時(shí)，微粒角速度增大，以使角動量守恒。角動量守恒無處不在，即使在溜冰時(shí)也容易遵守。當(dāng)溜冰者自旋并使手臂靠近身體時(shí)，溜冰者自旋變快。當(dāng)溜冰者遠(yuǎn)離身體展開手臂時(shí)，自旋變慢。溜冰者在調(diào)整手臂位置時(shí)的角速度變化是由于角動量守恒的原因。應(yīng)當(dāng)明白，通過對流量計(jì)10的動量裝置14應(yīng)用上述角動量定律，當(dāng)流體更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線移動時(shí)，繞軸線旋轉(zhuǎn)的流體旋轉(zhuǎn)將變慢。相反，當(dāng)流體更靠近旋轉(zhuǎn)軸線移動時(shí)，流體旋轉(zhuǎn)將變快。例如，如果已有一定旋轉(zhuǎn)速度的流體進(jìn)入動量裝置14，并在處于動量裝置14 內(nèi)部的情況下遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線24向外流動，則動量裝置14將旋轉(zhuǎn)變慢。因此，動量裝置14 內(nèi)離旋轉(zhuǎn)軸線的距離變化的流動路徑34的使用，允許通過僅僅以恒速保持動量裝置14的旋轉(zhuǎn)速度而對流體加上角動量或從流體減掉角動量。這允許動量裝置14以與周圍部件相同的相對速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)仍然給流體加上或減掉角動量。通過使動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件 12A、12B保持以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，動量裝置14的交接面上的剪切力被減小，或者在穩(wěn)定狀態(tài)下被完全消除?，F(xiàn)在描述圖2的質(zhì)量流量計(jì)10的基本運(yùn)行。流體從外部管線進(jìn)入外殼11的上游側(cè)26，在所述外部管線人們希望知道流體的質(zhì)量流速?？尚D(zhuǎn)部件12A和12B剛性固定于由扭矩提供器21 (在圖2的實(shí)施例中為透平機(jī))驅(qū)動的軸8上?？尚D(zhuǎn)部件12A起到旋轉(zhuǎn)的流量調(diào)節(jié)器的作用，隨著流體流過可旋轉(zhuǎn)部件12A，流體開始以與可旋轉(zhuǎn)部件12A相同的角速度旋轉(zhuǎn)。然后流體進(jìn)入動量裝置14，角動量不變。隨著動量裝置14內(nèi)的流動路徑34 迫使流體更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線24，流體體積的角速度通常減小以使角動量守恒。但是，動量裝置14通過偏壓元件9固定到軸8上，且被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)。動量裝置14因而增大了流體的角動量，同時(shí)保持流體繞旋轉(zhuǎn)軸線24的角速度。雖然流體保持了相同的角速度，但是其角動量已經(jīng)由動量裝置14增大。流體隨后離開動量裝置14，進(jìn)入可旋轉(zhuǎn)部件12B。因?yàn)榭尚D(zhuǎn)部件12B也剛性固定到軸8上，所以可旋轉(zhuǎn)部件12B也以與動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件12A相同的角速度旋轉(zhuǎn)。 因此，可旋轉(zhuǎn)部件12A、可旋轉(zhuǎn)部件12B和動量裝置14三個(gè)部件全部以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。雖然流量計(jì)10仍然具有剪切面，但是，圖2中實(shí)施例的新穎性結(jié)構(gòu)已經(jīng)將剪切面從動量裝置14的交接面移到剛性固定于驅(qū)動機(jī)構(gòu)的可旋轉(zhuǎn)部件12A和13B的外部。因此， 在這樣的實(shí)施例中，剪切力被驅(qū)動機(jī)構(gòu)克服，而不是由動量裝置14及其連接彈簧所克服。 所以，在穩(wěn)定狀態(tài)下，流量計(jì)10不易受剪切力的影響，因而不易受與流體粘度和溫度相關(guān)的誤差的影響。由于不存在以不同速度旋轉(zhuǎn)的零件，這樣則減小或消除了動量裝置14交接面上的剪切力。動量裝置14交接面上的剪切力的減小或消除，減少或消除了由剪切力引起的誤差。剪切力及其相關(guān)誤差的減小則允許質(zhì)量流量計(jì)10更精確地計(jì)算流動流體的質(zhì)量，尤其是在可變溫度環(huán)境中或者對于粘度不均勻的流體來說。可以對進(jìn)入或離開動量裝置的流體進(jìn)行調(diào)節(jié)，以進(jìn)一步提高流量計(jì)10的精度?？梢栽趧恿垦b置14的前面或后面直接添加整流器30和32，以增加進(jìn)入和離開動量裝置14的流動的一致性。在圖2的實(shí)施例中，整流器30和32分別集成到可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B中， 并以與動量裝置14相同的速度旋轉(zhuǎn)。但是，整流器30和32也可以是單獨(dú)的零件，并且不能旋轉(zhuǎn)。如果整流器30和32是單獨(dú)的零件，它們可以由與可旋轉(zhuǎn)部件相同的馬達(dá)或齒輪驅(qū)動，或者可以由單獨(dú)的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動。例如，如果流量計(jì)包括沿旋轉(zhuǎn)軸線24延伸的軸，該軸由上游或下游的透平機(jī)驅(qū)動，則整流器30和32可剛性固定到該軸上，以使它們與可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置14同步旋轉(zhuǎn)。在整流器不旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例中，它們不需要連接到驅(qū)動系統(tǒng)的任何部分上。另外，可以使用任意數(shù)量的整流器。此外，在其他實(shí)施例中，可以在動量裝置 14之前或之后使用多于一個(gè)的整流器。在某些實(shí)施例中，整流器也可以被包含在進(jìn)入流量計(jì)10之前或流量計(jì)10之后的管道中。整流器30和32的重要作用是減少或最小化渦流。渦流是軸向流動中任何另外的流，例如流動路徑中急轉(zhuǎn)彎頭或其他障礙物之后可能出現(xiàn)的流。包括渦流的流體流具有角動量的額外分量，該額外分量可以對繞流量計(jì)10的旋轉(zhuǎn)軸線24的流體加上或減掉角動量。 該額外角動量可能會對質(zhì)量流量計(jì)算引入誤差。整流器30和32有助于減少和最小化流體離開動量裝置14之前和之后的渦流和湍流，由此可以進(jìn)行角動量和質(zhì)量流速的精確測量。在圖2中，整流器30和32顯示為動量裝置14的上游和下游側(cè)上的流動路徑34 的筆直部分。但是，整流器可以具有有助于減少流體進(jìn)入和離開動量裝置14時(shí)的渦流和湍流的任意形狀、大小或長度。除了將剪切面移動到流量計(jì)10外部而遠(yuǎn)離動量裝置14之外，動量裝置14內(nèi)部流動路徑的徑向距離的改變還具有其他優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榱黧w在動量裝置14的上游側(cè)靠近旋轉(zhuǎn)軸線24進(jìn)入，所以，由仍然存在的剪切力引起的任何扭矩都被剪切力產(chǎn)生的區(qū)域與旋轉(zhuǎn)軸線 24之間的非常短的距離(扭矩臂)最小化。所以，在流量調(diào)節(jié)器不固定旋轉(zhuǎn)或者根本沒有流量調(diào)節(jié)器的實(shí)施例中，由動量裝置14上游側(cè)的剪切面上的剪切力形成的扭矩被最小化。此外，因?yàn)殡x旋轉(zhuǎn)軸線24的徑向距離在動量裝置14內(nèi)部是增加的，所以由剪切力引起的扭矩可以被最小化，同時(shí)仍然允許大的輸入扭矩進(jìn)入動量裝置14。通過使用大的輸入扭矩進(jìn)行質(zhì)量流量測量，減少了摩擦誤差的相應(yīng)顯著性，形成對擾動的敏感性較小的、更精確的質(zhì)量流量測量。摩擦扭矩近似為流體進(jìn)入動量裝置14的截面平面上的剪切應(yīng)力T
可以由下列等式表示=這里，y是動態(tài)粘度，#是切向速度沿動量裝置的軸線
axax
的梯度。由剪切應(yīng)力生成的扭矩Ts可以近似表示為Ts A* T *ri,這里，!T1是平均進(jìn)口半
徑，A是流體在動量裝置14上的進(jìn)口面積。最后,代入Vt = T1* W ,由剪切應(yīng)力引起的不希
望的扭矩變成Ts A* u * to ^r12O有用的測量扭矩Tm是Tm =汾*0 *r22，這里，r2是動量裝置14的平均排出口半徑。 這意味著，由剪切應(yīng)力引起的不希望的扭矩的剔除率(rejection rate)為>:這表明，通過選擇動量裝置14的進(jìn)口和排出口半徑之間的正確關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模剔除。雖然上面已經(jīng)描述了流動路徑34相對于離旋轉(zhuǎn)軸線24的徑向距離變化的某些重要方面，但是，穿過動量裝置14的流動路徑34可以采用許多可能的形狀，并且可以包括任意數(shù)量的路徑。例如，穿過該動量裝置的流動路徑34可以由從中心流動路徑分支出來的若干獨(dú)立流動路徑構(gòu)成。流動路徑34可以是直徑增大或減小的環(huán)。在某些實(shí)施例中，流動路徑34可以由多個(gè)平行路徑構(gòu)成。例如，流動路徑34可以分成由徑向葉片分隔開的若干平行部分。流動路徑34可以向外或向內(nèi)傾斜，或者可以采取改變流動路徑34離旋轉(zhuǎn)軸線24 的距離的任何其他路徑。
圖2的示例性實(shí)施例示出了徑向距離增大的流動路徑34，一種“從里向外的”流動路徑。也可以使用其他改變徑向距離的流動路徑形狀。例如，可以使用“從外向里的”流動路徑?！皬耐庀蚶锏摹毙螤畹牧鲃勇窂降膹较蚓嚯x的減小會導(dǎo)致動量裝置加速或超前于可旋轉(zhuǎn)部件，而不是像由“從里向外的”路徑引起的那樣，減速或滯后于可旋轉(zhuǎn)部件。如果使用“從外向里的”流動路徑34，質(zhì)量流量計(jì)10可以測量使動量裝置14減速以與可旋轉(zhuǎn)部件 12B以及周圍零件的角速度相匹配所需的扭矩。一般來說，可以使用任何流動路徑34穿過動量裝置14，所述流動路徑包括離所述旋轉(zhuǎn)軸線的徑向距離的變化。此外，可以優(yōu)化流動路徑的角度和形狀，以便幫助減少作為流體流動的一部分的渦流和其他湍流。另外，對于流動路徑34來說，穿過流量計(jì)10的某些部件可能是有利的，而在其他實(shí)施例中，對于流動路徑34來說，繞過某些部件可能是有利的。例如，使流動路徑34穿過可旋轉(zhuǎn)部件12B，允許結(jié)構(gòu)緊湊，可以減少所需的部件數(shù)量，同時(shí)仍然能夠使至少一個(gè)剪切面與動量裝置14的交接面分隔開。正如上所述，動量裝置14優(yōu)選通過偏壓元件9 (例如彈簧)連接到可旋轉(zhuǎn)部件12B 上。但是，動量裝置14也可以以很多方式連接于質(zhì)量流量計(jì)10。如果使用彈簧，需要仔細(xì)校準(zhǔn)彈簧常數(shù)(彈簧常數(shù)是對于特定偏移所需的力的測量)，以便允許彈簧準(zhǔn)確測量在隨著動量裝置14旋轉(zhuǎn)而流過的流體上賦予的扭矩。當(dāng)流體流過質(zhì)量流量計(jì)10時(shí)，可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B被透平機(jī)或其他扭矩提供器 21強(qiáng)制帶動旋轉(zhuǎn)。將動量裝置14連接于可旋轉(zhuǎn)部件12B或者其他旋轉(zhuǎn)部件(例如軸8)的彈簧迫使動量裝置14與可旋轉(zhuǎn)部件12B —起旋轉(zhuǎn)。由于流體的流動路徑離旋轉(zhuǎn)軸線24的距離增大，動量裝置14通過彈簧以某一角速度的被迫旋轉(zhuǎn)會增大流體的角動量。隨著動量裝置14對流動流體增加角動量，動量裝置14上相應(yīng)的扭矩導(dǎo)致連接所述動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件12B的彈簧發(fā)生偏移。該偏移被轉(zhuǎn)換成可使用仔細(xì)校準(zhǔn)的彈簧常數(shù)測量的扭矩。雖然優(yōu)選使用彈簧作為連接動量裝置14和任一可旋轉(zhuǎn)部件12A或12B的偏壓元件9，但是，可以使用能夠被校準(zhǔn)以指示動量裝置14上的扭矩的任何偏壓元件。如果使用彈簧作為偏壓元件9，可以使用不同類型的彈簧。例如，可以使用扭簧、盤簧、扭桿、壓縮彈簧或拉簧來連接動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件12B。在一優(yōu)選實(shí)施例中，彈簧常數(shù)是可調(diào)的，以在校準(zhǔn)過程中允許容易地進(jìn)行流量計(jì)10的精密調(diào)節(jié)。動量裝置14必須繞旋轉(zhuǎn)軸線24自由旋轉(zhuǎn)。動量裝置14被偏壓元件9約束到流量計(jì)10上，但仍然應(yīng)該能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線24自由旋轉(zhuǎn)。由動量裝置14的旋轉(zhuǎn)引起的摩擦加劇了質(zhì)量流量計(jì)算時(shí)的任何誤差。為此，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，動量裝置14安裝在繞旋轉(zhuǎn)軸線24的軸承上。但是，在其他實(shí)施例中，可以使用其他方法連接動量裝置14，包括滾珠軸承或軋輥軸承、磁推軸承、套筒軸承、寶石軸承、高壓液壓軸承或任何其他類型的允許動量裝置14自由轉(zhuǎn)動的低摩擦連接件。在使用較高彈簧常數(shù)從而引起較小相位移角度的實(shí)施例中，或者在可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置14顫動而不是完全繞旋轉(zhuǎn)軸線24旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例中，也可以使用連接動量裝置14 的其他方法。例如，由于所需的角偏移有限，可以使用屈曲(flexion)軸承或樞軸承。軸承上的摩擦是產(chǎn)生滯后的主要原因，取決于軸向和徑向上的機(jī)械載荷。根據(jù)壓力需要，可使用液壓軸承，以允許動量裝置14繞旋轉(zhuǎn)軸線24自由旋轉(zhuǎn)。通過在動量裝置14 的背部施加與動量裝置14前部相同的壓力，可以對軸向載荷進(jìn)行補(bǔ)償。
在優(yōu)選實(shí)施例中，流量計(jì)10設(shè)計(jì)成允許少量液體特意泄漏到動量裝置14與空腔 18的壁和/或軸之間的區(qū)域，以形成液壓支承。此外，該“泄漏”還用于使徑向和軸向上的壓力保持相等。另外，在優(yōu)選實(shí)施例中允許液體泄漏到外殼11與內(nèi)部部件之間形成的腔室 13中。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用永磁體(例如磁推軸承)來使動量裝置14繞旋轉(zhuǎn)軸線24 懸浮。懸浮消除了動量裝置14與流量計(jì)10的其余部件之間的摩擦。此外，通過使用永磁體軸承，可減小或移除滯后。當(dāng)動量裝置14繞旋轉(zhuǎn)軸線24旋轉(zhuǎn)并且液體的角動量因而增大時(shí)，連接所述動量裝置的彈簧發(fā)生偏移。該偏移需要準(zhǔn)確測量，以便計(jì)算流體施加于動量裝置14的扭矩。一旦處于穩(wěn)定狀態(tài)，動量裝置14就以與可旋轉(zhuǎn)部件相同的角速度旋轉(zhuǎn)。但是，由于彈簧連接以及動量裝置14必須施加以改變穿行流體的角動量的恒定力的原因，動量裝置14會滯后或超前于可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)?？梢詼y量該旋轉(zhuǎn)相位移以確定彈簧偏移。在圖2所示的實(shí)施例中，使用磁式拾波器(magnetic pickups)來測量動量裝置14 和可旋轉(zhuǎn)部件12B旋轉(zhuǎn)時(shí)的相位移。磁式拾波器由緊貼著穿過線圈導(dǎo)線7行進(jìn)的磁鐵5構(gòu)成。當(dāng)磁鐵5經(jīng)過線圈導(dǎo)線7時(shí)，在導(dǎo)線上感應(yīng)生成電流，所述電流可被作為信號測量。通過在可旋轉(zhuǎn)部件12B和旋轉(zhuǎn)的動量裝置14兩者上都放置磁鐵5，可以確定可旋轉(zhuǎn)部件12B 相對于動量裝置14的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)安裝在可旋轉(zhuǎn)部件12B或者動量裝置14上的每個(gè)磁鐵5穿過線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)生成電流，所述電流作為信號可被監(jiān)測到。可旋轉(zhuǎn)部件12B經(jīng)過線圈拾波器7時(shí)與動量裝置14穿過線圈拾波器7時(shí)之間的時(shí)間差是確定彈簧偏移所需的相位移。雖然如圖2所示優(yōu)選使用動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件12B作為確定相位移的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，但是，也可以使用除可旋轉(zhuǎn)部件12B之外的其他部件。在其他實(shí)施例中，可以測量動量裝置14與任何其他固定旋轉(zhuǎn)的部件之間的相位移。例如，可以確定動量裝置14與可旋轉(zhuǎn)的軸8或可旋轉(zhuǎn)部件12A之間的相位移。在這樣的實(shí)施例中，可將磁鐵5從可旋轉(zhuǎn)部件12B重新放置到另一可旋轉(zhuǎn)的部件上。磁鐵5和線圈導(dǎo)線7的其他配置也是可行的。磁鐵5可以以許多方式配置在動量裝置14和可旋轉(zhuǎn)部件上。例如，磁鐵5可以配置在流量計(jì)10的外部或內(nèi)部。另外，磁鐵可以各自具有自己的線圈導(dǎo)線拾波器，或者也可以共用一個(gè)線圈導(dǎo)線拾波器7。通過顛倒動量裝置14或可旋轉(zhuǎn)部件12B上的一個(gè)磁鐵5的方向和極性，對可旋轉(zhuǎn)部件12B和動量裝置14兩者可以使用單個(gè)線圈拾波器7傳感器。當(dāng)反向的磁鐵5穿過線圈拾波器7時(shí)，各個(gè)磁鐵5感應(yīng)產(chǎn)生相反方向的電流。電流方向的顛倒可用來區(qū)分可旋轉(zhuǎn)部件12B的信號和動量裝置14的信號。因此，兩個(gè)零件可以共用單個(gè)線圈導(dǎo)線拾波器7。通過減少線圈拾波器7的數(shù)量，減少了零件數(shù)量，降低了成本，并提高了可靠性。另外，所需的布線也可以減少。也可以使用其他檢測彈簧偏移的方法，包括基于電容、電感、光或渦電流的方法。在使用與上述磁式拾波器相同原理的另一個(gè)實(shí)施例中，磁鐵可以放置在線圈導(dǎo)線拾波器7的內(nèi)部。然后將鐵靶安裝在旋轉(zhuǎn)部件上來取代磁鐵。當(dāng)鐵靶經(jīng)過拾波器7時(shí)，拾波器7上的磁通量發(fā)生變化，從而在線圈上感應(yīng)生成電壓，所述電壓可被檢測到。與構(gòu)造外殼11所利用的材料相類似，內(nèi)部部件，例如可旋轉(zhuǎn)部件12A和12B和動量裝置14，可以用任何適于流體流過的材料制成。例如，內(nèi)部部件可以由注塑塑料、不銹鋼、鋁或任何其他適合的金屬、塑料、陶瓷或其他材料制成。圖3示出了顫動式質(zhì)量流量計(jì)50的實(shí)施例的截面視圖。圖3所示的質(zhì)量流量計(jì) 50還包括一另外的動量裝置15。另外的動量裝置15的添加提供了冗余測量，有助于計(jì)算更精確的質(zhì)量流量讀數(shù)。動量裝置14和15的輸出扭矩可以平均，或者只是相加或比較，以增加整體質(zhì)量流量測量的精度。雖然圖2和圖3的實(shí)施例分別顯示了一個(gè)動量裝置和兩個(gè)動量裝置，但是，可以添加任意數(shù)量的動量裝置，以增大扭矩，從而提高精度，或者提供冗余測量。圖3中流量計(jì)50的實(shí)施例相比于圖2中流量計(jì)10具有另外的優(yōu)點(diǎn)，即穿過動量裝置14和15的流動路徑34的入口和出口的輸入直徑和輸出直徑是相同的。從圖3可以看到，第一動量裝置14增大了流動路徑34的直徑，第二動量裝置15將流動路徑34的直徑回復(fù)至原有直徑。優(yōu)選使入口和出口保持相同的直徑，這是因?yàn)檫@允許流量計(jì)50可以直接內(nèi)嵌置于已有管道中，不用進(jìn)一步改變。但是，不需要添加另外的“從外向里的”動量裝置來使流動路徑34回復(fù)至其輸入直徑。如圖2所示，不用添加另外的動量裝置15，流量計(jì)10 就可以使流動路徑34回復(fù)至其在外殼11內(nèi)的進(jìn)口直徑。在其他實(shí)施例中，不用使流動路徑回復(fù)至其原有直徑，也可以使用另外的動量裝置。例如，某些實(shí)施例可以包括多個(gè)動量裝置，同時(shí)仍然從流動路徑34的進(jìn)口直徑增大或減小流動路徑34的排出口直徑。除具有另外的動量裝置之外，圖3中流量計(jì)50的實(shí)施例與圖2中流量計(jì)10的實(shí)施例的不同還在于，流量計(jì)50設(shè)計(jì)成繞旋轉(zhuǎn)軸線顫動，而不是完全繞其旋轉(zhuǎn)。流量計(jì)50包括可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B?？尚D(zhuǎn)部件60A和60B集成在一起，以形成空腔18，動量裝置14 和15定位在空腔18中?？尚D(zhuǎn)部件60A和60B分別具有集成到它們中的流量調(diào)節(jié)器30 和32。代替由透平機(jī)和旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動，流量計(jì)50包括外部馬達(dá)56，其作為扭矩提供器。外部馬達(dá)56借助齒輪系統(tǒng)58驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)的部件。外部馬達(dá)56設(shè)計(jì)成周期轉(zhuǎn)換方向，從而使得可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B在固定軸62上來回顫動。動量裝置14和15通過四個(gè)偏壓元件 52連接于可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B。在圖3所示的實(shí)施例中，偏壓元件52是彈簧。隨著可旋轉(zhuǎn)部件的來回顫動，動量裝置14和15借助于它們通過偏壓元件52的連接而被強(qiáng)制跟隨可旋轉(zhuǎn)部件。當(dāng)流體流過流量計(jì)50時(shí)，流體在初始半徑rl處進(jìn)入動量裝置14，并在較大半徑 r2處離開動量裝置14。流動路徑34在動量裝置14內(nèi)的半徑上的變化導(dǎo)致動量裝置14滯后于可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B。然后，流體在半徑r3處進(jìn)入第二動量裝置15，并在較小半徑 r4處離開第二動量裝置15。流動路徑34在第二動量裝置15內(nèi)的半徑上的減小導(dǎo)致該動量裝置超前于可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B。如圖3的示例性實(shí)施例所示，rl等于r4, r2等于r3,這樣導(dǎo)致流動路徑穿過流量計(jì)50時(shí)的流動路徑半徑?jīng)]有凈變化。正如上面有關(guān)圖2的流量計(jì)10所解釋的，其他流動路徑結(jié)構(gòu)也是可行的。流量計(jì)50中的旋轉(zhuǎn)零件由外部馬達(dá)56驅(qū)動而繞固定軸62旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)零件可通過軸承或任何其他允許這些零件摩擦盡可能少地旋轉(zhuǎn)的方式支撐在軸上。如圖3的實(shí)施例所示，集成的可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B通過位于中心的軸承支撐在軸62上，所述軸承沿著可旋轉(zhuǎn)部件60A和60B的整流器部分30和32的軸線定位。圖3中體現(xiàn)的流量計(jì)還使用了霍爾效應(yīng)(Hall effect)傳感器54來確定動量裝置14和15的位置?；魻栃?yīng)傳感器測量磁場的變化，可與磁鐵5組合作為圖2的實(shí)施例所示的導(dǎo)線線圈拾波器的一種替換方式。當(dāng)磁鐵來回顫動時(shí)，霍爾效應(yīng)傳感器檢測的磁場發(fā)生變化?；魻栃?yīng)傳感器54使用磁場變化來確定動量裝置14和15的相對位置。從圖3還可以看到，當(dāng)使用多于一個(gè)的動量裝置時(shí)，磁鐵5可以放置在每個(gè)動量裝置上，而不是像圖2的實(shí)施例所示的那樣放置在動量裝置和可旋轉(zhuǎn)部件上。因?yàn)榱髁坑?jì)50 的流動路徑34的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致動量裝置14超前于可旋轉(zhuǎn)部件并導(dǎo)致動量裝置15滯后于可旋轉(zhuǎn)部件，所以借助于霍爾效應(yīng)傳感器54，動量裝置之間的相對差別可用來確定質(zhì)量流速。雖然圖3所示的實(shí)施例與圖2的實(shí)施例具有一定區(qū)別，但是，圖3的實(shí)施例仍具有流動路徑34，所述流動路徑34穿過動量裝置，然后進(jìn)入設(shè)計(jì)成從動量裝置本身的交接面移除剪切面的可旋轉(zhuǎn)部件。為此，圖2和圖3所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)元件是可以互換的。例如， 流量計(jì)的實(shí)施例可使用兩個(gè)動量裝置，可以旋轉(zhuǎn)而不是顫動。再例如，流量計(jì)的實(shí)施例可以使用容納在外殼11中的馬達(dá)或者位于外殼11外部的透平機(jī)。圖4示出了質(zhì)量流量計(jì)200的實(shí)施例的截面視圖。質(zhì)量流量計(jì)200與圖2的質(zhì)量流量計(jì)10類似，除了它包括流動路徑的進(jìn)口和排出口位于其同一側(cè)的動量裝置14之外。在圖4所示的實(shí)施例中,流動路徑34在動量裝置14內(nèi)的總體流動方向基本上被反向。在圖4所示的實(shí)施例中，流體在離旋轉(zhuǎn)軸線24的半徑rl處進(jìn)入，在離旋轉(zhuǎn)軸線24 的半徑r2處離開。流體進(jìn)口和流體排出口兩者位于流量計(jì)200的同一側(cè)。通過使流體在同一側(cè)進(jìn)入和離開流量計(jì)200，這樣則允許流量計(jì)200安裝在其中不適合允許流體流過的流量計(jì)、例如圖2所示的流量計(jì)10安裝的緊湊位置中。另外，流量計(jì)200的結(jié)構(gòu)允許扭矩提供器更容易地安裝在外部以及更容易地向沿旋轉(zhuǎn)軸線24延伸的軸提供扭矩。在圖4所示的實(shí)施例中，扭矩提供器為與旋轉(zhuǎn)軸線24同軸安裝的外部馬達(dá)56。如圖4所示，盡管流動路徑被改變并且流體進(jìn)口和排出口位于流量計(jì)的同一側(cè)， 但內(nèi)部部件類似于流量計(jì)10的實(shí)施例。雖然一些內(nèi)部部件可能具有稍微不同的尺寸以適應(yīng)不同的幾何形狀，但是，它們具有如同流量計(jì)10的詳細(xì)說明中所述那樣的作用。在流體在離旋轉(zhuǎn)軸線24的半徑rl處進(jìn)入動量裝置14之前，流體通過可旋轉(zhuǎn)部件 2IOB進(jìn)入質(zhì)量流量計(jì)200。在質(zhì)量流量計(jì)200的一優(yōu)選實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件2IOA將連接于可旋轉(zhuǎn)部件210B,并與可旋轉(zhuǎn)部件210B —起旋轉(zhuǎn)。但是，在質(zhì)量流量計(jì)200的另一實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件2IOA可以正好固定到流體入口附近的外殼上，而且是靜止的。在又一個(gè)實(shí)施例中，可以完全省略可旋轉(zhuǎn)部件210A，流體直接進(jìn)入動量裝置14。與在此所述的流量計(jì)的其他實(shí)施例類似，可旋轉(zhuǎn)部件210A和210B分別具有集成到它們中的流量調(diào)節(jié)器30和32。在有些實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器可以是整流器。并且與在此所述的其他實(shí)施例類似，流體在旋轉(zhuǎn)的動量裝置14內(nèi)從半徑rl轉(zhuǎn)換到半徑r2,從而改變流體的角動量。在圖4所示的實(shí)施例中,流體在半徑r2處離開動量裝置14，進(jìn)入可旋轉(zhuǎn)部件210B?？尚D(zhuǎn)部件210B的形狀設(shè)計(jì)成形成空腔18。另外，額外的蓋板19關(guān)閉空腔18，以消除(close out)動量裝置14和外殼11之間的剪切面。流體在離開可旋轉(zhuǎn)部件210B之后進(jìn)入一環(huán)形流道35。環(huán)形流道35收集全部流體，并將流體引導(dǎo)至流體出口 36。如圖4所示,在質(zhì)量流量計(jì)200的優(yōu)選實(shí)施例中，流體出口 36與流體入口位于外殼11的同一側(cè)。在質(zhì)量流量計(jì)的其他實(shí)施例中，流體出口 36可以位于外殼11的外周上， 從環(huán)形流道35向外徑向引出。雖然圖4中顯示的是在流體流量計(jì)200的同一側(cè)、在半徑rl和r2處的進(jìn)入和離開，但是，進(jìn)口和排出口的其他配置也是可以的，同時(shí)仍包括使流動路徑34的方向大體上反向的動量裝置14。例如，盡管流體流過流體流動方向顯著改變了的動量裝置14，流動路徑仍可以允許流體穿過流量計(jì)。在又一個(gè)實(shí)施例中，在同一流量計(jì)內(nèi)，可以組合使用基本上使流體流動方向反向的多于一個(gè)的動量裝置14。此外，流體進(jìn)口和排出口可以位于相互定向成90度的側(cè)面。一般來說，流體路徑34可設(shè)計(jì)成允許流體進(jìn)口和排出口位于流量計(jì)的任意側(cè)面。使流動基本上反向的動量裝置、允許流動穿過的動量裝置以及它們的組合可以結(jié)合起來形成各種各樣的流動路徑和各種各樣的流體進(jìn)口和排出口位置。圖4中流量計(jì)200的實(shí)施例與圖2中流量計(jì)10的實(shí)施例的一個(gè)區(qū)別在于，流動路徑離開外殼與流動路徑進(jìn)入外殼大體上在同一側(cè)。通常，質(zhì)量流量計(jì)安裝在液力單元例如圖I所示的燃料計(jì)量單元100的外部，流體來自所述液力單元，而且必須又返回到所述液力單元。該質(zhì)量流量計(jì)200的優(yōu)點(diǎn)在于，其能夠直接安裝在液力單元上，不用額外的管道作業(yè)。圖4中流量計(jì)200的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，質(zhì)量流量計(jì)的總長度顯著減小。在某些實(shí)施例中，使流體流動方向反向的質(zhì)量流量計(jì)的總長度可以減小到允許流體穿過的質(zhì)量流量計(jì)的長度的大約一半。總重量也相應(yīng)減小。因?yàn)橥鈿?1必須承受流體壓力，所以，當(dāng)所規(guī)定的靜壓較高時(shí)，外殼11的壁必須具有相當(dāng)大的厚度。所以在很多情況下，外殼的重量是主要的。所以，長度上可能的減小使質(zhì)量流量計(jì)的重量減少幾乎一半。圖5示出了質(zhì)量質(zhì)量流量計(jì)300的實(shí)施例的截面視圖,其中流動路徑在同一側(cè)進(jìn)入和離開流量計(jì)。但是，圖5所示的實(shí)施例沒有使用使流體流動方向基本上反向的動量裝置。而是，流體流動在外殼11內(nèi)被反向。一般來說，流量計(jì)的不同實(shí)施例可以設(shè)計(jì)成允許流體在任意側(cè)以任意組合進(jìn)入和離開流量計(jì)。在圖5所示的實(shí)施例中，流體在流動路徑302 引導(dǎo)流體繞流量計(jì)返回其進(jìn)入的同一側(cè)的地方離開可旋轉(zhuǎn)部件12、進(jìn)入外殼11內(nèi)。雖然上面參照優(yōu)選構(gòu)造和具體的例子描述了實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易明白，對在此所述的用于測量質(zhì)量流量的設(shè)備和方法的許多改變和改進(jìn)都是可以的， 都不會偏離下文要求保護(hù)的實(shí)施例的精神和范圍。因而，應(yīng)當(dāng)清楚明白的是，該說明書僅僅是作為例子，不作為對下文所要求保護(hù)的實(shí)施例的范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中，外殼中限定一腔室；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件， 以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑，該流體路徑與所述流體入口和流體出口流體連通，其中，該流體路徑穿過所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置兩者，以及其中，流體路徑在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入所述動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r2處離開所述動量裝置，其中，rl和r2是不同的距離。
2.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括第二動量裝置，該第二動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和其中，所述流體路徑穿過第二動量裝置，以及其中，該流體路徑在離所述軸線徑向距離 r3處進(jìn)入第二動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r4處離開第二動量裝置，其中，r3和r4 是不同的距離。
3.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括容納在所述腔室內(nèi)部的整流器，其中，所述流體入口和動量裝置之間的流體路徑的一部分由所述整流器限定。
4.如權(quán)利要求3所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述整流器設(shè)計(jì)成與所述可旋轉(zhuǎn)部件固定旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，在所述可旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)部的流動路徑的至少一部分設(shè)計(jì)成整流器。
6.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述可旋轉(zhuǎn)部件限定一第二腔室，該動量裝置容納在第二腔室內(nèi)。
7.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括沿所述軸線延伸的能夠旋轉(zhuǎn)的軸。
8.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括耦合于所述可旋轉(zhuǎn)部件的扭矩提供器。
9.如權(quán)利要求7所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括借助所述能夠旋轉(zhuǎn)的軸耦合于所述可旋轉(zhuǎn)部件的扭矩提供器。
10.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述偏壓元件是扭簧。
11.如權(quán)利要求8所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述扭矩提供器是透平機(jī)，
12.如權(quán)利要求8所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述扭矩提供器是馬達(dá)，
13.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì),其中，rl小于r2。
14.如權(quán)利要求8所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置設(shè)計(jì)成由所述扭矩提供器在同一旋轉(zhuǎn)方向上連續(xù)地驅(qū)動。
15.如權(quán)利要求8所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置設(shè)計(jì)成通過所述扭矩提供器的作用而來回顫動。
16.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括傳感器，該傳感器布置成測量所述偏壓元件的偏移。
17.如權(quán)利要求16所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述傳感器通過確定所述動量裝置的旋轉(zhuǎn)和所述可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)之間的相位差，測量偏壓元件的偏移。
18.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括傳感器，該傳感器布置成測量動量裝置的角速度。
19.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括傳感器，該傳感器布置成測量所述動量裝置和所述可旋轉(zhuǎn)部件之間的扭矩。
20.如權(quán)利要求16所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述傳感器進(jìn)一步被布置成還測量動量裝置的角速度。
21.如權(quán)利要求I所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，流體在所述動量裝置的同一側(cè)進(jìn)入和離開該動量裝置。
22.—種質(zhì)量流量計(jì),包括外殼，該外殼中限定一腔室，所述外殼具有流體入口和流體出口 ；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，而能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，其中，該動量裝置借助一能夠在所述可旋轉(zhuǎn)部件與動量裝置之間傳遞扭矩的元件而與所述可旋轉(zhuǎn)部件相互作用；和流體路徑，該流體路徑從流體入口到流體出口穿過外殼，其中該流體路徑包括限定在所述動量裝置內(nèi)部的第一部分和限定在所述可旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)部的第二部分，以及其中，所述第一部分具有在離所述軸線徑向距離rl處的流體進(jìn)口和在離所述軸線徑向距離r2處的流體排出口，其中，rl和r2是不同的距離。
23.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述流體進(jìn)口和流體排出口位于動量裝置的同一側(cè)。
24.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，在動量裝置內(nèi)，流體路徑的流動方向基本上被反向。
25.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述流體入口和流體出口位于外殼的同一側(cè)。
26.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，r2大于rl。
27.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括第二動量裝置，所述第二動量裝置借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，以及其中，所述流體路徑還包括限定在該第二動量裝置內(nèi)部的第三部分，所述第三部分具有在離所述軸線徑向距離r3處的流體進(jìn)口和在離所述軸線徑向距離r4處的流體排出口，其中，r3和r4是不同的距離。
28.如權(quán)利要求27所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，rl和r2之間的徑向距離的變化與r3和 r4之間的徑向距離的變化在大小上基本相等，方向相反。
29.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)量流量計(jì)，還包括傳感器，該傳感器布置成測量所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置之間的旋轉(zhuǎn)相位差。
30.一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中，所述外殼中限定一腔室；從流體入口到流體出口的流體路徑；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件， 以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，其中，所述流體路徑從流體進(jìn)口到流體排出口橫穿所述動量裝置；和其中，該質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)成在所述動量裝置和可旋轉(zhuǎn)部件繞所述軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)去除流體進(jìn)口和流體排出口處的剪切面。
31.如權(quán)利要求30所述的質(zhì)量流量計(jì)，其中，所述流體進(jìn)口位于離所述軸線徑向距離 rl處，流體排出口位于離所述軸線徑向距離r2處，以及其中rl明顯不同于r2。
32.—種質(zhì)量流量計(jì),包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中，該外殼中限定一腔室；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件， 以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑，該流體路徑與所述流體入口和流體出口流體連通，其中，該流體路徑在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入所述動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r2處離開所述動量裝置，其中，rl和r2是不同的距離，以及其中，在所述動量裝置內(nèi)，該流體路徑的方向基本上被反向。
33.一種質(zhì)量流量計(jì),包括可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置成能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置成能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，并借助一能夠在所述可旋轉(zhuǎn)部件與動量裝置之間傳遞扭矩的元件而與所述可旋轉(zhuǎn)部件相互作用；穿過所述動量裝置的流體路徑，其中，該流體路徑在第一側(cè)上在離所述軸線徑向距離 rl處進(jìn)入動量裝置，并在該第一側(cè)上在離所述軸線徑向距離r2處離開動量裝置，其中，rl 和r2是不同的距離；和用以確定流體施加在動量裝置上的角動量的裝置。
34.一種燃料控制系統(tǒng)，包括流量計(jì)，所述流量計(jì)包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口，其中所述外殼中限定一腔室；可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，并能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)；動量裝置，該動量裝置布置在所述腔室中，并借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件， 以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)；和流體路徑，該流體路徑與所述流體入口和流體出口流體連通，其中，該流體路徑穿過所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置兩者，以及其中，所述流體路徑在離所述軸線徑向距離rl處進(jìn)入所述動量裝置，并在離所述軸線徑向距離r2處離開所述動量裝置，其中，rl和r2是不同的距離。
全文摘要
一種質(zhì)量流量計(jì)，其包括外殼，所述外殼包括流體入口和流體出口。所述外殼限定一腔室，一可旋轉(zhuǎn)部件布置在所述腔室中，能夠繞一軸線旋轉(zhuǎn)。在所述腔室中還布置一動量裝置，其借助一偏壓元件連接于所述可旋轉(zhuǎn)部件，以便能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)并能夠相對于所述可旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)。設(shè)置有與所述流體入口和流體出口流體連通的流動路徑。該流體路徑穿過所述可旋轉(zhuǎn)部件和動量裝置兩者。該流體路徑在離所述軸線徑向距離r1處進(jìn)入所述動量裝置，并在離所述軸線不同的徑向距離r2處離開動量裝置。一扭矩提供器借助軸或齒輪部件耦合于所述可旋轉(zhuǎn)部件。
文檔編號G01F1/86GK102607655SQ201210018289
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者F·施密德 申請人:梅吉特股份有限公司