机械式温度补偿装置计算书

1、机械式温度补偿装置一、 机械式温度补偿原理：由于环境温度相对于标准状态下（20）的变化，使得同一摩尔数的燃气体积发生膨胀或收缩。容积式计量仪表势必会因温度的变化而产生计量偏差。为准确计量相同摩尔数的可比燃气体积，通过增大或减小燃气表的回转体积，使得由于温度的变化造成的计量偏差得以补偿。实现这一补偿功能是利用热双金属片随温度变化产生位移的特性，改变变位曲柄的长度，达到增大或减小燃气表的回转体积的目的，最终完成所计量的同一摩尔的气体等同于在标准状态下的气体体积。在容积式燃气表上增加机械式温度补偿装置，需要确定温度补偿元件热双金属片的材质、厚度、长度、形状，并进行变位曲柄轴的轨迹设计。以下是机械式温

2、度补偿装置的主要设计和计算。二、热双金属片长度计算1、 计算摇臂的摆角变化量在实验室的温度条件下（20），膜片深度为h0，膜片形状为圆台形，为简化计算，我们将其折算成圆柱状的体积。则膜片形成的体积为：V0=A×h0 A为平均截面积；h0为膜片平均深度。 通过气态方程计算可知，温度每变化1，气体体积将变化0.3%，当温度变化t时，气体体积变化0.3%t；故t时，膜片形成的体积为：Vt=A×ht=（1±0.3%t）V0比较、式，我们可得膜片深度变化量：h=±0.3%t h0当温度变化时，h的变化量所对应的摇臂的摆角变化量为：，如图一。（图一所示为温度降低时的

3、状态，温度升高时也同理） 图一=2 -1 AE AESin1= , 1= arcsin OA OA OF OF cos2= , 2=arcos OB OB OF OE-EF h0-h 对于 = = OB OB OB 式中：OA=OB=零件摇臂中心距；AE为两立轴中心到膜片中心水平距离。2、 计算肘节A点的位移x因为摇臂与肘节固连为一体，所以，摇臂摆动的角度，同时也是肘节摆动的角度，即=A，如图二所示。由产生的肘节远死点位置位移量x由下式求出： 2OA OAx=A A= × = × 360 180OA=OA= 肘节中心距。3、计算变位曲柄B点的位移x如图二所示，由于温度的变化

4、，引起热双金属片产生了位移x，导致变位曲柄由极限点B移动到B点，BB=x；连杆AB带动肘节OA上的A点移动到A点，AA=x。由于ABO与位移了x的ABO均为直线，且AB=AB所以，x=x图二4、计算热双金属片长度L 位移量x是由热双金属片实现的。热双金属片是由两层具有不同线胀系数的金属或合金沿整个接触面牢固结合在一起的弹性元件。线胀系数大的一层为主动层，线胀系数小的一层为被动层。温度变化时，由于两金属的线胀系数不同，因而有不同的伸长，又由于两金属牢固地焊接或热轧在一起，故会产生弯曲变形。温度升高时，热双金属弹簧向被动层一方弯曲；温度降低时，弯向主动层一方。 热双金属弹簧的位移量计算如下： kt

5、L2x= 2依据GB/T4461-1992修改版标准，我们选择厚度=0.8mm，材质牌号为J1380（主动层材质：Ni19Mn7；被动层材质：Ni34）；则k=13.8×10-6/ 由式得：L = 2x kt三、结构设计M - 热双金属片卷簧 - (曲柄滑盘)固定柱 - 拔叉 - 变位曲柄轴图三结构设计如图三所示。1、机构工作过程将热双金属片设计成卷簧状，以减少所占的空间。卷簧一端固定，另一端呈自由状态，并插入拔叉中。卷簧由于温度的变化产生变形位移，传递到拔叉，带动变位曲柄轴向内或向外移动，从而改变了曲柄的长度，实现回转体积的改变。2、变位曲柄轴移动轨迹设计 热双金属片卷簧在温度变化

6、下，发生位移，拔动拔叉绕点M旋转，变位曲柄轴既在拔叉带动下绕点M旋转，又在连杆、肘节限制下沿转阀中心旋转。因此变位曲柄轴在曲柄滑盘上的轨迹为绕点M的圆弧，适用的温度范围为-4060，20时，变位曲柄轴应在该圆弧中的某一点上，也就是理论计算点。 拔叉设计成长槽状，以完成变位曲柄轴的复合运动。四、具有机械式温度补偿装置的燃气表初始和耐久性最大允许误差检测依据：按EN1359附件B 执行。误差计算如下式： Vm Tr Pm E=（ x x -1 ）x 100 Vr Tb Pr在这里：E 是用百分比表示的指示误差；Vm是用立方米表示的被测表记录的体积(m³)； Vr是用立方米表示的参考标准器

7、记录的体积(m³)；Tr是用绝对温度表示的参考标准器的温度（K）；Tb是用绝对温度表示的基本温度（K）；（288.15K）Pm是用帕斯卡表示的被测表进口的绝对压力（Pa）；Pr是用帕斯卡表示的参考标准器的参考绝对压力（Pa）。下表为最大允许误差流量最大允许误差燃气和环境温度10t20t10；或t20初始耐久初始耐久QminQ0.1Qmax±3.5%-6.5%-3.5%±4%-7%-4%0.1QmaxQQmax±2%±1.5%±2.5%±4%五、所需的检测设备：1、 步入式检测室环境要求：温度恒定，20±1；相对湿度

8、：45%75%；大气压：（86106）kPa。检测设备：a)100L钟罩式标准计量装置，0.5级。或音速喷嘴检测装置，0.5级。b)高、低温试验箱一台 型号：TH-1000。工作室尺寸：1000×1000×1000；温度范围：-4070；升温速度：2-3/min；温度均匀度：±2%参考价格：5.2万元。(苏州晨光试验设备有限责任公司,GDW-010,价格较低，联系电话交货期：25天。)检测装置示意图如下:图四 恒温检测仪器图示2、 温度差异明显的实验装置当燃气表进口温度与环境温度有明显差异时，采用如下的试验设备，见图五。检测方法按EN1359附录B2.3执行。 图五 在间歇运行下差异温度检测的检测仪器示意图六、成本预算 序号分类名称价格（万元）备注1注塑模具曲柄滑盘0.452曲柄轴0.253拔叉0.34热敏卷簧0.35设备高低温箱5.26设备配套设施整流器等1.17标准器