在科技的迅猛發展的今天，常用的流量計所存在的問題是很難實 現測量。勒洛三角形原理流量計采用容積法測量流量，利用勒洛三 角形在正方形約束下轉動時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進出流量計。它具有測量，漏流少，壓降 低的特點。本文就對其機械實現進行探索。 1 流量計原理 流量計的正方形內腔 （設正方形邊長為 1，對應正三角形邊長也為 1） 被勒洛三角形分成四個區域，四角放置閥門。當轉子隨著流體的流 入轉動時，正方形的每一條邊始終有一個且只有一個點與轉子接觸，這 樣就把流量計內腔平面分成四個相互隔開的獨立部分，且每一獨部分立 面積的大小隨著轉子的轉動而發生變化。在閥門的控制下，流體隨面積 減小離開流量計，隨面積增大進入流量計。轉子每個周期變化量將超過 1.828 個面積單位。 2 圓角結構 勒洛三角形在正方形約束下的運動在轉角處的軌跡是橢圓的一部 分，如圖 1所示。 圖 1 勒洛三角形轉角處運動軌跡和其幾何中心軌跡 經計算，該軌跡的參數方程為 （1） 式和 （2） 式。 如圖 1所示，勒洛三角形幾何中心運動軌跡是由四個對稱的部分 橢圓形成的公共區域輪廓，每個橢圓的參數方程為 （3） 式和 （4） 式。 設計中，可將上蓋設計為能夠包絡住三角形幾何中心軌跡的圓。 上蓋圓的大直徑應略小于 （ ）；此時上蓋的制作可節省較多 材料。 3 流量進出系統 圖 2 流量進出系統 進過計算可以知道，中心轉軸每經過 45°，就會對應一次流量進 出變化。如圖 2 所示圓板，黑色部分表示凸起，以此來控制進出口開關 的壓下與彈起。當開關處于壓下狀態時，流量計出口與出水管相連，同 時流量計對應部分面積逐漸減小，流體流出流量計。轉過 45°之后， 開關處于彈起狀態時，流量計與入水口相連，流量計對應部分面積逐漸 增大，流體流出流量計。 4 流量計轉子設計 轉子強度低，轉子尖角處摩擦多，壽命短。因此考慮利用 滾子結構來進行優化，將尖角處轉化為純滾動運動。容積式流量計大 的誤差來源就是漏流，材料選取會影響摩擦力，壓降也隨之變化，進而 影響漏流。設計采用圓角結構解決尖角應力集中問題，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） 和彈性轉子結合解決 密封和摩擦的問題。 作者簡介：金瑩，1979 年生，沈陽化工大學能源與動力工程學院 力學教研室教師，主要從事機械設計，力學分析等方面的研究。