專利名稱：渦流流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦流流量計，用于測量測量管中在流動方向上流動的流體的體積流量、質(zhì)量流量或者流速，該渦流流量計具有跨越在測量管直徑上設(shè)置的用于產(chǎn)生卡曼(Karman)漩渦的非流線型阻流體。
背景技術(shù)：
體積流量定義為單位時間內(nèi)流過測量管橫截面的流體的體積。質(zhì)量流量定義為單位時間內(nèi)流過測量管橫截面的流體的質(zhì)量。
眾所周知，在這種類型渦流流量計的操作過程期間，在非流線型阻流體的下游產(chǎn)生卡曼渦街，它的壓力波動通過漩渦傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，并且該電信號的頻率與體積流量或者流速成比例關(guān)系。
在US-A 60 03 384中有關(guān)于常規(guī)渦流流量計的描述，該渦流流量計用于測量在具有管壁的測量管中以流動的方向流動的流體的體積流量或流速。這種渦流流量計包括-非流線型阻流體，沿測量管的直徑放置，并--用于產(chǎn)生卡曼漩渦，并--在彼此相對的第一和第二固定位置從內(nèi)部連接到測量管的管壁；-漩渦傳感器，它響應(yīng)由漩渦產(chǎn)生的壓力波動，在測量管管壁的孔中安裝在非流線型阻流體的下游，并將這個孔封住，-孔的中心與非流線型阻流體的第一固定位置的中心一起位于測量管的一母面上，并且-該漩渦傳感器包括--隔膜，其覆蓋孔，具有朝向流體的第一表面和背離流體的第二表面，--楔形傳感器葉片，固定在隔膜的第一表面上，并且---比測量管的直徑短，且---具有符合測量管的母面的主表面，還具有一前棱，和--傳感元件，固定在第二表面上。
如果流體的溫度也通過溫度傳感器測量，那么能夠在任意給定時間，從體積流量、流體的類型及特性、以及溫度來測定質(zhì)量流量，例如通過微處理器計算。
以前已經(jīng)描述過具有不同類型漩渦傳感器的渦流流量計的情況。例如US-A 40 48 854和US-A 44 04 858各自說明了一種溫度傳感器，該溫度傳感器安裝在測量管管壁內(nèi)側(cè)，從而被流動的流體擦過。
在JP-A 2000-2567中有關(guān)于渦流流量計的描述，該渦流流量計用于測量在具有管壁的測量管中以流動方向流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速。這種渦流流量計包括-槳葉，通過底盤從內(nèi)部固定在管壁一側(cè)，--在操作期間產(chǎn)生卡曼漩渦，--比測量管的直徑短，且--具有平行的主表面，主表面與流向垂直，還具有圓形的前表面，---其上安裝了溫度傳感器，-第一傳感元件，固定在固定位置附近，用于由卡曼漩渦引起的流動流體的壓力變化，和-第二傳感元件，固定在固定位置附近，用于檢測流動流體引起的槳葉的偏轉(zhuǎn)。
如發(fā)明者所發(fā)現(xiàn)的那樣，這種溫度傳感器也被流動的流體擦過，因此不能抵抗工作時遇到的所有流體，也就是說，某些流體腐蝕以這種方式安裝的溫度傳感器。
因此這些腐蝕溫度傳感器的流體必須禁止使用由后面一種制造廠商生產(chǎn)的渦流流量計。然而，這種禁止限制了渦流流量計的使用，也就是限制了渦流流量計應(yīng)用的廣泛性，限制了渦流流量計在市場上的吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是規(guī)定一種渦流流量計，該渦流流量計具有非流線型阻流體，和固定于測量管管壁中的漩渦傳感器，以及溫度傳感器，該溫度傳感器的設(shè)置方式使得相應(yīng)的渦流流量計能用于那些會腐蝕溫度傳感器的流體。
為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明的第一變形包括渦流流量計，用于測量在具有管壁的測量管中以流動方向流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速。該渦流流量計包括-非流線型阻流體，沿測量管的直徑設(shè)置，并--用于產(chǎn)生卡曼漩渦，且--在彼此相對的第一和第二固定位置從內(nèi)部連接到測量管的管壁；-漩渦傳感器，響應(yīng)由漩渦產(chǎn)生的壓力波動，在測量管的管壁的孔中安裝在非流線型阻流體的下游，并將孔封?。?孔的中心與非流線型阻流體的第一固定位置的中心一起位于測量管的一母面上；且-該漩渦傳感器包括--隔膜，其覆蓋孔，具有朝向流體的第一表面，和背離流體的第二表面，--傳感器葉片，固定在隔膜的第一表面上，并且---比測量管的直徑短，---具有符合測量管的母面的主表面，并還具有至少一個前棱，并---具有盲孔，其底部位于上述至少一個前棱的附近；
--溫度傳感器，固定在盲孔的底部；和--傳感元件，固定在第二表面上。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第二變形包括渦流流量計，用于測量在具有管壁的測量管中以流動的方向流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速。該渦流流量計包括-非流線型阻流體，其沿測量管的直徑設(shè)置，并且--用于產(chǎn)生卡曼漩渦，且--在彼此相對的第一和第二固定位置從內(nèi)部連接到測量管的管壁；-漩渦傳感器，響應(yīng)由漩渦產(chǎn)生的壓力波動，在測量管的管壁的第一孔中安裝在非流線型阻流體的下游，并將孔封??；-第一孔的中心與非流線型阻流體的第一固定位置的中心一起位于測量管的一母面上；-非流線型阻流體具有盲孔；--其符合管壁中的第二孔，且--其中安裝有溫度傳感器；并且-該漩渦傳感器包括--隔膜，其覆蓋第一孔，具有朝向流體的第一表面，和背離流體的第二表面，--傳感器葉片，固定在隔膜的第一表面，且---比測量管的直徑短，并---具有符合測量管的母面的主表面，還具有至少一個前棱；和--傳感元件，固定在第二表面上。
根據(jù)本發(fā)明的兩種變形的優(yōu)選實施例，傳感器葉片的主表面形成帶有單一前棱的楔。
本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于，溫度傳感器無法接觸到流動的流體，因此不會被腐蝕。然而，溫度傳感器安裝地與流體很近，從而溫度傳感器能幾乎沒有延遲地檢測到溫度；實際上溫度傳感器與流體之間僅隔著漩渦傳感器或者非流線型阻流體的薄壁，同渦流流量計其余部分一樣，這些部件用金屬，優(yōu)選為不銹鋼制造，因此是良好的熱導(dǎo)體。
本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)勢在于，在某種程度上根據(jù)F.P.Incropera和D.P.DeWitt所著的書《Fundamentals of Heat and Mass Transfer》(1996年第四版，ISBN 0-471-30460-3)114頁至119頁和407頁，設(shè)置在傳感器葉片里或非流線型阻流體里的溫度傳感器能與第二溫度傳感器一起工作，該第二溫度傳感器優(yōu)選地從外部固定在測量管上，就是說同樣不接觸流體。已知如果提供第二溫度傳感器，可以得到比一個溫度傳感器更準(zhǔn)確的溫度測量結(jié)果。


根據(jù)附圖所描述的典型實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明及其進(jìn)一步的優(yōu)勢。不同圖中的相同部件用相同的參考數(shù)字標(biāo)明，但是有時為了清晰而省略參考數(shù)字。
圖1以透視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第一變形的渦流流量計，它是沿流動方向看的并且局部被剖切，圖2以透視圖顯示了圖1中的渦流流量計，它是逆流動方向看的并且局部被剖切，圖3用從下向上看的透視圖來表示圖1和圖2中的漩渦傳感器，圖4表示圖3中的漩渦傳感器的縱剖面的透視圖，圖5用與圖2相類似的方式以局部剖切的透視圖來表示根據(jù)本發(fā)明第二變形的渦流流量計。
具體實施例方式
由于細(xì)節(jié)無法在每張圖上都全部描述出來，以下結(jié)合圖1至圖4進(jìn)行說明。圖1和圖2所示的透視圖作為第一變形的示范性實施例的概觀，表示了局部剖切的渦流流量計1，從順流方向看的(圖1)和從逆流方向看的(圖2)該渦流流量計1，具有漩渦傳感器3，該漩渦傳感器3固定在測量管2的管壁21上，并從孔22突出。優(yōu)選的是如US-A 60 03 384所描述的具有電容性傳感元件的動態(tài)補(bǔ)償漩渦傳感器，相關(guān)內(nèi)容屬于本申請的公開。
在測量管2內(nèi)部，非流線型阻流體4沿測量管2的直徑放置，該非流線型阻流體4牢固地連接在測量管2上，從而形成圖中表現(xiàn)的第一固定位置41，和遮住了的第二固定位置41*?？?2的中心和固定位置41的中心位于測量管2的一母面上。
非流線型阻流體4具有沖擊面42，工作狀態(tài)下，被測量的流體沖擊該面，例如液體、氣體或蒸汽。非流線型阻流體4也具有兩個側(cè)面，圖1和圖2中只能看到其中一個(前面的)側(cè)面43。沖擊面42和側(cè)面形成了兩個分離棱，其中只有一個(前面的)分離棱44能夠完全看到，一個(后面的)分離棱45在圖1中被示意性地顯示。
圖1和圖2所示的非流線型阻流體4基本上具有直三角柱形狀，即具有三角形橫截面的柱體。然而，其他通常形狀的非流線型阻流體也能用于本發(fā)明。
沖擊了沖擊面42的流體的流動導(dǎo)致，在非流線型阻流體4的下游，在流體中形成卡曼渦街，這是由于漩渦在各個分離棱被交替分離并且沿著流體傳送。這些漩渦在流體中引起局部的壓力波動，其與時間相關(guān)的分離頻率，也就是稱為它們的漩渦頻率，是流體的流速和/或體積流量的度量。
通過漩渦傳感器3將壓力波動轉(zhuǎn)換為電信號，供給電子評價裝置，其用通常的方式計算流體的流速和/或體積流量。
漩渦傳感器3在測量管2的管壁21的孔22中，安裝在非流線型阻流體4的下游，并從測量管2的圓周表面將孔22封堵起來，漩渦傳感器3用螺絲固定在管壁21上。例如用四個螺絲來實現(xiàn)這種目的，其中螺絲5、6、7在圖1和圖2中能夠看到，而相應(yīng)的螺孔50、60、70、80表示在圖3中。
在漩渦傳感器3中，楔形傳感器葉片31通過管壁21上的孔22突出到測量管2內(nèi)部，在圖1和圖2中能夠看到楔形傳感器葉片31和外罩蓋32。對照前面提過的US-A 60 03 384，通過插入較薄壁的中間部件323，外罩蓋32與擴(kuò)展部分322連接。
傳感器葉片31具有主表面，其中只有主表面311在圖1和圖2中能看到。主表面符合前面提到的測量管2的母面，并形成一前棱313。傳感器葉片31也可以具有其他適當(dāng)?shù)娜S形狀；例如它可以具有兩個平行的主表面，形成兩個平行的前棱。
傳感器葉片31比測量管2的直徑短，此外，它是撓曲剛性的，并且具有盲孔314(僅在圖4中可見)。為了使盲孔314具有足夠的直徑，壁部分突出于主表面，如圖2所示的壁部分315。盲孔314一直到達(dá)前棱313的附近，在那里它具有底部。
參照圖3和圖4，隔膜33也屬于漩渦傳感器3，它覆蓋孔22，具有朝向流體的第一表面331，和背離流體的第二表面332。傳感器葉片31固定在表面331上，傳感元件35固定在表面332上。優(yōu)選的是傳感器葉片31、隔膜33、隔膜33的環(huán)形緣333、和固定在隔膜33上的傳感元件35的部件351由單一的材料組成，例如金屬，最好是不銹鋼。傳感元件35產(chǎn)生前面提到的信號，該信號的頻率與流動的流體的體積流量成比例。
溫度傳感器34固定在盲孔314的底部附近。溫度傳感器34的電源線341、342在中央向上貫穿漩渦傳感器3。
如果溫度傳感器34與傳感器葉片31的一側(cè)電接觸，并因此位于電路零點(diǎn)的電壓，則可以省略電源線341、342中的一個。溫度傳感器34優(yōu)選的是鉑電阻。
因為傳感器葉片31，特別是它的壁部件315，能夠制造得足夠的薄，并且優(yōu)選由金屬組成，所以溫度傳感器34幾乎是任何給定時刻流過傳感器葉片31的流體的溫度，由于配置的低熱容量，所以也能夠足夠快地跟隨流體溫度變化，幾乎沒有延遲。因此，質(zhì)量流量能夠利用通常的方法由通過溫度傳感器34測量的流體的溫度和漩渦傳感器3的信號計算出來。
在圖5中，以類似于圖2的透視圖的方式表示根據(jù)本發(fā)明第二變形的渦流流量計1’，并且局部被剖切。圖5中與圖2相同類型的部件不再說明，但是圖5中這些部件在圖2的參考數(shù)字基礎(chǔ)上加了撇號。
本發(fā)明第二變形的示范性實施例與它的第一變形的示范性實施例的差別在于，一方面，非流線型阻流體4’具有盲孔46，它符合管壁2’中的第二孔24，里面安裝溫度傳感器34’，另一方面，楔形傳感器葉片31’具有兩個平坦的主表面311’。溫度傳感器34’具有電源線341’。
非流線型阻流體4’中的盲孔46可以到任何期望的深度；它的底部461優(yōu)選地位于這樣的位置使得溫度傳感器34’設(shè)置在非流線型阻流體4’的中心。
因為非流線型阻流體4’在盲孔46的區(qū)域能夠制造得足夠薄，并且類似圖1至圖4中的傳感器葉片31，同樣優(yōu)選由金屬，最好是不銹鋼組成，溫度傳感器34’幾乎是任何給定時刻流過非流線型阻流體4’的流體的溫度，并且由于配置的低熱容量，所以也能夠足夠快地跟隨流體溫度變化，幾乎沒有延遲。因此，質(zhì)量流量能夠利用通常的方法由通過溫度傳感器34’測量的流體的溫度和漩渦傳感器3’的信號計算出來。
權(quán)利要求
1.一種渦流流量計(1)，用于測量正在具有管壁(21)的測量管(2)中以流動方向流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速，該渦流流量計包括-非流線型阻流體(4)，沿測量管(2)的直徑設(shè)置，并--用于產(chǎn)生卡曼漩渦，且--在彼此相對的第一和第二固定位置(41 41*)從內(nèi)部連接到測量管的管壁；-漩渦傳感器(3)，響應(yīng)由漩渦產(chǎn)生的壓力波動，在測量管的管壁(21)的孔(22)中安裝在非流線型阻流體的下游，并將這個孔封??；-孔(22)的中心與非流線型阻流體(4)的第一固定位置(41)的中心一起位于測量管(2)的一母面上；并且-該漩渦傳感器(3)包括--隔膜(33)，其覆蓋孔(22)，具有朝向流體的第一表面(331)，和背離流體的第二表面(332)，--傳感器葉片(31)，固定在隔膜的第一表面上，并且---比測量管(2)的直徑短，---具有符合測量管的母面的主表面(311)，還具有至少一個前棱(313)，并且---具有盲孔(314)，其底部位于至少一個前棱(313)的附近，--溫度傳感器(34)，固定在盲孔(314)的底部，和--傳感元件(35)，固定在第二表面(332)上。
2.一種渦流流量計(1’)，用于測量正在具有管壁(21’)的測量管(2’)中以流動的方向流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速，該渦流流量計包括-非流線型阻流體(4’)，沿測量管(2’)的直徑設(shè)置，并且---用于產(chǎn)生卡曼漩渦，且--在彼此相對的第一和第二固定位(41’)從內(nèi)部連接到測量管的管壁；-漩渦傳感器(3’)，響應(yīng)由漩渦產(chǎn)生的壓力波動，在測量管的管壁(21’)的第一孔(22’)中安裝在非流線型阻流體的下游，并將這個孔封??；-第一孔(22’)的中心與非流線型阻流體(4’)的第一固定位置(41’)的中心一起位于測量管(2’)的一母面上；-非流線型阻流體(4’)具有盲孔(46)，--其符合管壁(21’)中的第二孔(24)，并且--其中安裝有溫度傳感器(34’)；并且-漩渦傳感器(3’)包括--隔膜，其覆蓋孔(22’)，具有朝向流體的第一表面，和背離流體的第二表面，--傳感器葉片(31’)，其固定在隔膜的第一表面上，并且---比測量管(2’)的直徑短，且---具有符合測量管的母面的主表面(311’)，還具有至少一個前棱(313’)，和--傳感元件，固定在第二表面上。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的渦流流量計，其中傳感器葉片的主表面形成具有單一前棱(313，313’)的楔。
全文摘要
一種渦流流量計(1)，用于測量在具有管壁(21)的測量管(2)中流動的流體的質(zhì)量流量、體積流量或者流速，該渦流流量計(1)具有溫度傳感器(34)，該溫度傳感器(34)的設(shè)置方式使得渦流流量計也能夠用于腐蝕溫度傳感器的流體。產(chǎn)生漩渦并引起壓力波動的非流線型阻流體(4)放置在測量管中。響應(yīng)這些壓力波動的漩渦傳感器(3)在測量管管壁(21)的孔(22)中安裝在非流線型阻流體的下游。漩渦傳感器(3)包括覆蓋孔(22)的隔膜(33)，并且在隔膜(33)上固定了突出入流體中的傳感器葉片(31)。溫度傳感器(34)固定在傳感器葉片的盲孔(314)的底部。傳感元件(35)固定在與傳感器葉片相對的隔膜一側(cè)。溫度傳感器也可以設(shè)置在非流線型阻流體的縱向孔(24)中。
文檔編號G01F1/00GK1551976SQ02817360
公開日2004年12月1日 申請日期2002年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者奧勒·考達(dá)爾, 托馬斯·尼爾利希, 賴納·赫克爾, 尼爾利希, 奧勒 考達(dá)爾, 赫克爾 申請人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司