齿轮流量计的发展与现状

齿轮流量计是一种十分典型的容积式流量计，由齿轮和腔体组成，齿轮每转过一周，转运固定体积的的流体，故通过记录流量计齿轮的转过圈数，即可得到转运的流量体积。

如图1-1所示为齿轮流量计原理图，1为流量计的一个计量腔，2为流量计腔体入口，3为霍尔元件，4为齿轮轴，5为流量计腔体出口，6为流量计壳体，7为圆柱齿轮。常规的齿轮流量计的工作过程为：被测流体从入口2进入到流量计腔体，在流体的推动下，相互啮合的齿轮开始转动，流体通过计量腔被转运到出口。齿轮转过一个齿的角度，会转运两个计量腔体积的流体。在齿轮流量计的壳体上的2个电磁传感器，可以接收齿轮转过时所发出的脉冲信号，通过记录脉冲信号的个数，对脉冲数累加计算，便可得到流量总体积，通过对信号频率分析可得信号脉冲频率可得实时流量。

对于齿轮流量计，国内外很多大学以及研究机构都展开过大量的研究。兰州理工大学的赵君对圆柱齿轮流量计展开过研究，研究内容为齿轮的结构和流体的性质所引起的齿轮流量计内部泄露，从而导致测量精度下降的问题，实验变量有两个，包括齿轮的模数和流体的粘度。首先，通过理论计算的方式，得出结论：在机械结构所允许的范围内，齿轮的模数越大，对于降低泄露，提高精度的效果越好; 然后其又利用CFD技术，选择具有不同粘度得流体的对流场进行仿真实验，仿真实验的结果显示其误差范围为0.3537%～0.5199% ，与实际测量误差0.3%～0.5% 相比差距较小。

上海大学机电工程与自动化学院的吴杰等人经过研究以后，提出了齿轮流量计内部端面泄漏的理论计算公式，通过观察泄漏流体的流动矢量图，结果显示在泄露位置的流体的流速和方向都会变化，流速和方向改变后的流体会对流量计内部产生冲击，造成能量损失，降低测量精度和齿轮流量计的使用年限。刘彦军等以圆柱齿轮流量计为研究对象，通过实验分析了齿轮流量计在工作时，流体压力和粘度对流量计内部泄露大小的关系，研究结果表明，流体粘度越大，压力越大，流量计内部泄露也越大。

安徽理工大学张军利用有限元分析的方法，对多种不同结构的齿轮流量计进行了研究，根据其静态和动态特性，提出了新的研究方法，并且取得了一定的研究成果，大大降低了齿轮流量计内部的脉动，提升了测量精度，扩大了流量计的测量范围。

北京航空航天大学的自动化控制学院的李文宏等开发设计了一种双圆柱齿轮流量计，其设计的双圆柱齿轮流量计测量精度较高，测量压力最高可达40MP。但其研究成果并未能够解决测量中流量脉动以及内部泄露所引起的磨损和误差等问题，其动态品质不理想，频率响应较为滞后。

在国外，生产齿轮流量计的公司主要有科威尔公司、威仕公司、KRACHT公司、德国凯姆流量测量公司等。德国凯姆流量测量公司成立于1965年，在公司刚成立时期，其生产的主要产品为涡轮流量计，在发展的过程中，产品线逐渐丰富，后转为生产齿轮流量计，该公司生产的齿轮流量计可耐40MPa高压，可测最高1000升每分钟的流量，误差保持在±0.5%以内，该公司产品主要用于各种油液的测量。

KRACHT公司成立于1911年，以生产流量计以及各种阀为主。该公司研制的一款VC流量计可耐40MPa高压，可测最高250升每分钟的流量，误差保持在±0.3%以内。

威仕公司于1989年成立，该公司以生产各种高精度的流量计为主，也生产与自家产品配合使用的各种仪器。该公司所研制的VHM齿轮流量计，可测最高20升每分钟的流量，可耐40MPa高压，误差保持在±0.5%以内。

科威尔公司于1975年成立，该公司研制的FG550容积式流量计可耐6.5MPa压力，误差保持在±0.1%以内，可测最高250升每分钟，最低0.1升每分钟的流量，该公司所生产的流量计主要用于各种工业上使用的液体材料的测量。

审核编辑 黄昊宇