[实用新型]滚珠轴承式涡轮流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮流量计，特别涉及一种应用于煤层气井产气剖面测量的高转速滚珠轴承式涡轮流量计。

背景技术

涡轮流量计是一种速度式流量计，其是以测量管道内流量的平均速度(即流速)来测量流量的仪器，对于通过流体的截面积相同的涡轮流量计来说，可测量流速越高，则其能够测量的煤层气井流量越大。

在该涡轮流量计中，固定有涡轮叶片的轴杆经由宝石轴承以能够旋转的方式支承于壳体，在轴杆一端设有磁钢，在壳体内设有与磁钢对置的霍尔元件。涡轮流量计工作时，悬置于流体中的带叶片的涡轮感受流体的平均速度而旋转，该旋转经由轴杆传递至磁钢，进而霍尔元件基于霍尔效应将磁钢的旋转转变为电信号并输出至运算电路，由运算电路推导出被测流体的瞬时流量和累计流量。它具有测量精度高、压损小、易于维修等优点，因此被广泛应用于油田产出剖面流量的测试。但是由于涡轮流量计的叶片为可动部件，一旦流体流速过高，高速旋转的叶片将导致宝石轴承与涡轮支轴的轴尖之间产生高温摩擦而造成磨损，宝石轴承损坏将导致涡轮无法工作，因此涡轮流量计的测量上限受到一定限制。

煤层气井产气剖面测试主要测量煤层气井各煤储层的产气量。煤层气井内的介质为气水两相，日产气量约为2000m³/d，日产水量低于10m³/d，在集流的条件下，传统涡轮流量计的测量上限(如图1所示，最高500m³/d)根本无法满足煤层气井流量的测量。因此必须对涡轮流量计的结构、特别是对其轴承进行改进，通过选取合适的轴承来提高耐磨性，从而提高涡轮流量计的转速测量上限，使其能够满足煤层气井大量产气的测试要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于解决现有涡轮流量计的上述缺点，提供一种可靠性高、且流量上限高的涡轮流量计，使其能够满足于煤层气井产气剖面的测试要求。

本实用新型的第一方案提供一种滚珠轴承式涡轮流量计，其具有一空心筒状的外壳，在所述外壳的轴向两端分别安装有轴支架，在所述两个轴支架分别固定有向所述外壳的内部沿轴向延伸的涡轮支轴，在所述两个涡轮支轴之间以能够旋转的方式安装有涡轮，在所述涡轮设置有磁钢，所述磁钢与安装于其中一个轴支架的霍尔元件对置，所述滚珠轴承式涡轮流量计的特征在于，所述涡轮经由滚珠轴承旋转安装于所述两个涡轮支轴。

本实用新型的第二方案提供一种滚珠轴承式涡轮流量计，在第一方案的滚珠轴承式涡轮流量计的基础上，所述滚珠轴承是微型深沟球滚珠轴承。

根据上述涡轮流量计，由于采用滚珠轴承来代替宝石轴承，以滚动方式降低了动力传递过程中的摩擦力，因此轴承的耐磨性大幅提高，根据图2的试验结果可知，涡轮流量计的测量上限得到很大提高(最高约2000m³/d)，可达到现有涡轮流量计的4倍左右。

本实用新型的第三方案提供一种滚珠轴承式涡轮流量计，在第一或第二方案的滚珠轴承式涡轮流量计的基础上，在所述涡轮的轴向两端分别凹设有与所述涡轮同轴的圆柱形槽，所述滚珠轴承嵌入并紧固于所述圆柱形槽。

根据上述涡轮流量计，轴承外壁不会从涡轮滑脱，能够确保涡轮流量计的可靠性。

本实用新型的第四方案提供一种滚珠轴承式涡轮流量计，在第一或第二方案的滚珠轴承式涡轮流量计的基础上，在所述滚珠轴承设置有防沙罩。

根据上述涡轮流量计，能够避免沙粒进入滚珠轴承内部，以提高其使用寿命并减小磨损，从而提高了涡轮流量计的可靠性。

本实用新型的第五方案提供一种滚珠轴承式涡轮流量计，在第一或第二方案的滚珠轴承式涡轮流量计的基础上，所述涡轮支轴的位于所述外壳内的端部形成为逐渐变细的锥状。

根据上述涡轮流量计，可以保证涡轮支轴与滚珠轴承的内壁紧密接触，并且涡轮支轴不会接触到涡轮轮毂。

附图说明

图1是气水两相下，传统的涡轮流量计响应与气流量关系图。

图2是气水两相下，本实用新型的涡轮流量计响应与气流量关系图。

图3是本实用新型的滚珠轴承式涡轮流量计的结构示意图。

图4是本实用新型的滚珠轴承式涡轮流量计的轴支架的轴向视图。

标号说明

1：外壳；2：轴支架；21：贯穿孔；22：固定用螺纹孔；23：贯通孔圆环；24：圆环支撑臂；3：霍尔元件；4：轴尖(涡轮支轴)；5：涡轮；51：叶片；52：轮毂；53：圆柱形槽；6：磁钢；7：滚珠轴承；71：滚珠轴承防沙罩；8：固定螺丝。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明。