針對(duì)目前流量計(jì)存在的問(wèn)題，提出用勒洛三角形的性質(zhì)設(shè)計(jì)出的流量計(jì)來(lái)改善這些問(wèn)題。本文對(duì)其部分結(jié)構(gòu)提出一些設(shè)計(jì)方案。

在科技的迅猛發(fā)展的今天，常用的流量計(jì)所存在的問(wèn)題是很難實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。勒洛三角形原理流量計(jì)采用容積法測(cè)量流量，利用勒洛三

角形在正方形約束下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩者之間的空隙周期性的變化，由單向閥門控制的流體在空隙變化時(shí)進(jìn)出流量計(jì)。它具有測(cè)量精確，漏流少，壓降低的特點(diǎn)。本文就對(duì)其機(jī)械實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探索。

1.流量計(jì)原理

流量計(jì)的正方形內(nèi)腔（設(shè)正方形邊長(zhǎng)為 1，對(duì)應(yīng)正三角形邊長(zhǎng)也為1）被勒洛三角形分成四個(gè)區(qū)域，四角放置閥門。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨著流體的流入轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正方形的每一條邊始終有一個(gè)且只有一個(gè)點(diǎn)與轉(zhuǎn)子接觸，這樣就把流量計(jì)內(nèi)腔平面分成四個(gè)相互隔開(kāi)的獨(dú)立部分，且每一獨(dú)部分立面積的大小隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變化。在閥門的控制下，流體隨面積減小離開(kāi)流量計(jì)，隨面積增大進(jìn)入流量計(jì)。轉(zhuǎn)子每個(gè)周期變化量將超過(guò) 1.828 個(gè)面積單位。

2.圓角結(jié)構(gòu)

勒洛三角形在正方形約束下的運(yùn)動(dòng)在轉(zhuǎn)角處的軌跡是橢圓的一部分，如圖 1所示。

經(jīng)計(jì)算，該軌跡的參數(shù)方程為（1）式和（2）式。

如圖 1所示，勒洛三角形幾何中心運(yùn)動(dòng)軌跡是由四個(gè)對(duì)稱的部分橢圓形成的公共區(qū)域輪廓，每個(gè)橢圓的參數(shù)方程為（3）式和（4）式。

設(shè)計(jì)中，可將上蓋設(shè)計(jì)為能夠包絡(luò)住三角形幾何中心軌跡的圓。

上蓋圓的最大直徑應(yīng)略小于（ ）；此時(shí)上蓋的制作可節(jié)省較多材料。

3.流量進(jìn)出系統(tǒng)

進(jìn)過(guò)計(jì)算可以知道，中心轉(zhuǎn)軸每經(jīng)過(guò) 45°，就會(huì)對(duì)應(yīng)一次流量進(jìn)出變化。如圖 2 所示圓板，黑色部分表示凸起，以此來(lái)控制進(jìn)出口開(kāi)關(guān)的壓下與彈起。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于壓下?tīng)顟B(tài)時(shí)，流量計(jì)出口與出水管相連，同時(shí)流量計(jì)對(duì)應(yīng)部分面積逐漸減小，流體流出流量計(jì)。轉(zhuǎn)過(guò) 45°之后，開(kāi)關(guān)處于彈起狀態(tài)時(shí)，流量計(jì)與入水口相連，流量計(jì)對(duì)應(yīng)部分面積逐漸增大，流體流出流量計(jì)。

4.流量計(jì)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)子強(qiáng)度最低，轉(zhuǎn)子尖角處摩擦最多，壽命最短。因此考慮利用滾子結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，將尖角處轉(zhuǎn)化為純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。容積式流量計(jì)最大的誤差來(lái)源就是漏流，材料選取會(huì)影響摩擦力，壓降也隨之變化，進(jìn)而影響漏流。設(shè)計(jì)采用圓角結(jié)構(gòu)解決尖角應(yīng)力集中問(wèn)題，并采用特殊材料涂層（如石墨烯等具有耐摩擦，耐腐蝕性的材料）和彈性轉(zhuǎn)子結(jié)合解決密封和摩擦的問(wèn)題。