一種差壓線性流量計(jì)的制作方法
【專利摘要】一種差壓線性流量計(jì)，過濾器固定在測量器的一端。過濾器中的過濾篩網(wǎng)斜布在濾器管段的入口端至出口端之間。測量器中的旁通管的兩端分別與主管連通，并使旁通管內(nèi)流體的流向與主管內(nèi)流體的流向相同。引壓管的兩端分別與旁通管連通。差壓計(jì)安裝在引壓管中部；入口溫度壓力計(jì)和出口溫度壓力計(jì)分別位于旁通管的流體入口端和旁通管的流體出口端。層流元件通過定位夾固定在述旁通管內(nèi)，并位于引壓管的流體入口和流體出口之間。層流元件內(nèi)有沿軸向的外緣微通道、間隙微通道和管內(nèi)微通道。本發(fā)明拓寬了層流流量計(jì)的應(yīng)用范圍，提高了可靠性和耐久性，消除了層流流量計(jì)體積大、流動(dòng)阻力大、易堵塞的不足。
【專利說明】
一種差壓線性流量計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及流量測量領(lǐng)域，具體是一種差壓線性流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]流量計(jì)是測量流量的儀表。流量計(jì)有很多種類，其中差壓流量計(jì)是廣泛應(yīng)用且傳統(tǒng)的一類流量計(jì)，它是通過測量流量測量元件兩端的差壓來得出待測管道流量，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、噴管流量計(jì)、彎管流量計(jì)、楔形流量計(jì)、V錐流量計(jì)等。差壓流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于測量穩(wěn)定，耐高壓高溫，但缺點(diǎn)在于流體的壓力損失大，測量精度不高、流量測量的量程小，僅有4-8倍。人們發(fā)現(xiàn):當(dāng)流經(jīng)測量元件的流體處在層流狀態(tài)時(shí)，測量元件兩端的壓差與流經(jīng)測量元件的體積流量成線性關(guān)系，通過測量元件兩端的壓差就可得知流經(jīng)測量元件的流量，由此測量原理制造的層流流量計(jì)約在1950年步入流量測量領(lǐng)域，它以其可測量小流量、脈動(dòng)流量、測量量程寬、測量精度高而受到人們的關(guān)注。然而，在實(shí)際中，待測流量管道內(nèi)流體幾乎都不處在層流區(qū)，而是在湍流區(qū)，因?yàn)閷恿鲄^(qū)的流體流速和雷諾數(shù)均小于湍流區(qū)，這就大大限制了層流流量計(jì)的應(yīng)用范圍。為了拓寬層流流量計(jì)的應(yīng)用范圍，即也能測量管道內(nèi)非層流狀態(tài)下的流體流量，流量測量領(lǐng)域的研究者發(fā)明了一種新方法，即在待測流量管道內(nèi)安置層流元件，而層流元件是一種多微小通道的集束元件，如此使待測流量的流體在層流元件內(nèi)進(jìn)行層流流動(dòng)，通過測量層流元件兩端的流體壓差，從而獲知待測流量管道內(nèi)的流體流量。
[0003]公開號(hào)為CN1395082.A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種“氣體層流流量傳感器”，其技術(shù)特征為:器體設(shè)置為管徑式，中部大管徑處設(shè)置有兩個(gè)取壓孔，管徑內(nèi)兩個(gè)取壓孔之間設(shè)置有層流元件，兩個(gè)取壓孔外部分別設(shè)置了整流器，層流元件設(shè)置為纏繞的波紋板與平板式，層流元件設(shè)置為由一根或多根毛細(xì)管集成?，F(xiàn)有技術(shù)的層流流量計(jì)，其測量方法與流量計(jì)結(jié)構(gòu)與公布號(hào)為CN1395082.A公開的發(fā)明專利類似。
[0004]盡管公布號(hào)為CN1395082.A公開的發(fā)明專利、以及現(xiàn)有技術(shù)的層流流量計(jì)具有差壓線性流量計(jì)的優(yōu)勢、測量精度高、測量量程寬、尤其適宜測量小流量，但是，現(xiàn)有技術(shù)的層流流量也存在技術(shù)不足，表現(xiàn)為:層流流量計(jì)體積大、流動(dòng)阻力大(因?yàn)閷恿髟牧黧w通道是微小尺寸的流體通道，在相同的待測流量下，層流元件的管徑須大于待測流量的管道管徑)、層流元件因有微小流體通道易被流體中的雜質(zhì)堵塞、使用范圍受限、可靠性與耐久性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的層流流量計(jì)體積大、流動(dòng)阻力大、易堵塞的不足，本發(fā)明提出了一種差壓線性流量計(jì)。
[0006]本發(fā)明包括過濾器和測量器，并且所述過濾器位于測量器的一端，并通過法蘭連接。
[0007]所述過濾器包括過濾器管段、過濾篩網(wǎng)和容污器;所述過濾篩網(wǎng)位于過濾器管段內(nèi)，并由該過濾器管段的入口端斜布至出口端;所述容污器外置于濾器管段外，并與位于濾篩網(wǎng)下端的過濾器管段底部的集污管過孔連通。
[0008]所述的測量器包括主管、旁通管、引壓管、層流元件、定位夾、入口溫度壓力計(jì)、出口溫度壓力計(jì)、差壓計(jì)。所述旁通管的兩端分別與主管連通，并使旁通管內(nèi)流體的流向與主管內(nèi)流體的流向相同；引壓管的兩端分別與所述旁通管連通;差壓計(jì)安裝在引壓管中部;入口溫度壓力計(jì)和出口溫度壓力計(jì)分別位于所述旁通管的流體入口端和所述旁通管的流體出口端。層流元件通過定位夾備固定在述旁通管內(nèi)，并位于引壓管的流體入口和流體出口之間。所述層流元件內(nèi)有沿軸向的外緣微通道、間隙微通道和管內(nèi)微通道。
[0009]所述外緣微通道是位于管束外圈的各微徑管的外壁面與層流元件外殼內(nèi)壁面之間的間隙;所述間隙微通道是管束內(nèi)圈的各微徑管外壁面之間的間隙；所述管內(nèi)微通道是各微徑管的內(nèi)孔通道。
[0010]所述層流元件包括層流元件外殼、多個(gè)微徑管和多個(gè)填塞桿，其中層流元件外殼的外徑與旁通管的內(nèi)徑相同。層流元件外殼、微徑管和填塞桿的長度均相同。所述各微徑管均位于層流元件外殼內(nèi)并沿該層流元件外殼的軸向緊密排布，使所述的多個(gè)微徑管形成了管束。
[0011]在所述微徑管中插入填塞桿用于填充微徑管外壁面之間的空隙;填塞桿的數(shù)目少于微徑管的數(shù)目。
[0012]所述主管的兩端分別有主管前端法蘭和主管后端法蘭;所述濾器管段的兩端分別有過濾器前端法蘭和過濾器后端法蘭。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，表現(xiàn)為如下三項(xiàng):
[0014]1、通過采取小于主管內(nèi)徑的并聯(lián)旁通管結(jié)構(gòu)，僅在并聯(lián)旁通管中設(shè)置層流元件，這樣通過測量并聯(lián)旁通管的流體流量而獲知主管的流體流量，仍實(shí)現(xiàn)流量與差壓的線性關(guān)系，如此，使本發(fā)明極大地拓寬了層流流量計(jì)的應(yīng)用范圍，消除了層流流量計(jì)體積大、流動(dòng)阻力大、適宜測量小流量的技術(shù)不足；
[0015]2、通過設(shè)置過濾結(jié)構(gòu)，即在測量器前端設(shè)置過濾器，使流體雜質(zhì)不能進(jìn)入測量器。本發(fā)明的這一防流量計(jì)堵塞結(jié)構(gòu)，消除了層流流量計(jì)微小流量通道易堵塞的技術(shù)不足、以及由于這一技術(shù)不足導(dǎo)致層流流量計(jì)實(shí)用可靠性與耐久性差的缺陷，從而使本發(fā)明的實(shí)用可靠性與耐久性得以大幅提高；
[0016]3、通過采取過濾器、并聯(lián)旁通管、三種微通道型層流元件，形成了一種具有測量精度高、測量量程很寬的新型差壓線性流量計(jì)，它保持了層流流量計(jì)具有差壓線性流量測量這一優(yōu)勢，同時(shí)又消除了現(xiàn)有技術(shù)層流流量計(jì)體積大、流動(dòng)阻力大、適宜測量小流量、易堵塞、實(shí)用可靠性與耐久性差的缺陷。
[0017]通過采用計(jì)算機(jī)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行流體模擬計(jì)算、以及實(shí)驗(yàn)室的多次實(shí)驗(yàn)，均驗(yàn)證了本發(fā)明具有測量精度高、測量量程很寬、流量與差壓呈線性關(guān)聯(lián)的技術(shù)優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種差壓線性流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是層流元件橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是定位夾結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1.過濾器前端法蘭;2.過濾器;3.過濾器管段;4.過濾篩網(wǎng)；5.過濾器后端法蘭;6.主管前端法蘭;7.旁通入流段;8.旁通管;9.入口溫度壓力計(jì)；10.差壓計(jì)；11.引壓管；12.出口溫度壓力計(jì)；13.旁通管出流段；14.旁通管出流段過孔；15.主管；16.主管后端法蘭；17.層流元件；18.定位夾；19.測量器;20.旁通入流段過孔;21.容污器'22.排污管;23.排污管閥門；24.集污管閥門；25.集污管;26.集污管過孔;27.層流元件外殼;28.微徑管;29.管內(nèi)微通道;30.間隙微通道;31.填塞桿;32.外緣微通道;33.圓環(huán)板;34.篩網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)施例是一種用于測量空氣管道內(nèi)的空氣體積流量的差壓線性流量計(jì)。
[0024]本實(shí)施例包括過濾器2和測量器19，過濾器2對(duì)外部待測流量的流體中雜質(zhì)實(shí)施過濾與排除，測量器19對(duì)外部待測流體流量實(shí)施測量。
[0025]所述過濾器2位于測量器19的一端，并通過法蘭連接。
[0026]所述過濾器2包括過濾器管段3、過濾篩網(wǎng)4、容污器21、集污管25、集污管閥門24、排污管22、排污管閥門23、過濾器前端法蘭I和過濾器后端法蘭5。所述過濾器管段3的管長為250_，管內(nèi)徑為60_，并與外部待測流體流量的管道管外徑相同。在該過濾器管段3的兩端分別有過濾器前端法蘭I和過濾器后端法蘭5。在過濾器管段3的管內(nèi)入口端到出口端之間由上至下固定著一斜面的過濾篩網(wǎng)4，以阻止流體中的雜質(zhì)流入測量器19。位于該過濾篩網(wǎng)4下端的過濾器管段3的底部管壁上開有集污管過孔26。容污器21位于所述過濾器管段3外并通過集污管25與所述過濾器管段連通;所述集污管的一端與集污管過孔固連，另一端與所述容污器的入口固連。在所述集污管上裝有集污管閥門24。所述容污器21的出口安裝有排污管22;該排污管上安裝有排污管閥門23。
[0027]本實(shí)施例的測量器19包括主管15、旁通入流段7、旁通管8、旁通管出流段13、引壓管11、層流元件17、定位夾18、入口溫度壓力計(jì)9、出口溫度壓力計(jì)12、差壓計(jì)10、主管前端法蘭6和主管后端法蘭16。主管15的管長度為400_、管內(nèi)徑外徑與過濾器管段3的管內(nèi)徑外徑相同。在該主管15的兩端分別有主管前端法蘭6和主管后端法蘭16，并通過所述主管前端法蘭6將主管與過濾器后端法蘭5螺栓連接;所述主管后端法蘭16用于與待測空氣流量的空氣管道上的法蘭連接。
[0028]在所述主管15同一側(cè)圓周表面的管壁上分別開有旁通入流段過孔20和旁通管出流段過孔14。旁通管8的兩端分別與所述旁通入流段過孔20和旁通管出流段過孔14連通，并且位于來流方向上游一端的旁通管為旁通入流段7，位于來流方向上游一端的旁通管為旁通出流段13;所述旁通管的長度為200mm。
[0029]在旁通管8中部區(qū)域的內(nèi)壁面上固定有兩個(gè)定位夾18，各定位夾在旁通管內(nèi)沿該旁通管的長度方向前后分布，在兩個(gè)定位夾的之間安放有層流元件17。通過所述定位夾將層流元件固緊
[0030]在所述旁通管8上并聯(lián)有引壓管11，并使該引壓管的入口端和出口端分別位于兩個(gè)定位夾18之外。入口溫度壓力計(jì)9安裝在所述旁通管上，并位于引壓管的入口端一側(cè)；出口溫度壓力計(jì)12亦安裝在所述旁通管上，并位于引壓管的出口端一側(cè)。差壓計(jì)10安裝在引壓管11上。
[0031]所述層流元件17包括層流元件外殼27、多個(gè)微徑管28和多個(gè)填塞桿31，其中層流元件外殼27為圓管，該圓管的外徑與旁通管8的內(nèi)徑相同。層流元件外殼27、微徑管28和填塞桿31的長度均相同。所述各微徑管均位于層流元件外殼內(nèi)并沿該層流元件外殼的軸向緊密排布，使所述的多個(gè)微徑管28形成了管束。為使該管束內(nèi)微徑管28之間緊密相貼而不能移動(dòng)，在管束中插入填塞桿31用來填充微徑管28外壁面之間留下的空隙；填塞桿31的數(shù)目少于微徑管28的數(shù)目。所述層流元件17內(nèi)形成了沿軸向的三種微通道，分別為外緣微通道32、間隙微通道30和管內(nèi)微通道29。所述外緣微通道32是位于管束外圈的各微徑管28的外壁面與層流元件外殼27內(nèi)壁面之間的間隙;所述間隙微通道30是管束內(nèi)圈的各微徑管28外壁面之間的間隙;所述管內(nèi)微通道29是各微徑管28的內(nèi)孔通道。
[0032]本實(shí)施例中:層流元件外殼的外徑與旁通管的內(nèi)徑相同，均為20mm;層流元件外殼的長度為9mm。各微徑管的管內(nèi)徑為0.6mm，管外徑為0.9mm，長度為9mm。填塞桿31的直徑為0.3mm，長度為 9mm。
[0033]本實(shí)施例的過濾篩網(wǎng)4的網(wǎng)孔通徑為0.3mm。
[0034]本實(shí)施例的定位夾18包括圓環(huán)板33和篩網(wǎng)34，圓環(huán)板33為圓環(huán)狀金屬板，其外徑與旁通管8的內(nèi)徑相同，在圓環(huán)板33上固定著篩網(wǎng)34，篩網(wǎng)34的孔徑小于微徑管28的外徑。
[0035]在實(shí)施中，分別將過濾器前端法蘭I和主管后端法蘭16與待測空氣流量的空氣管道上的法蘭連接，關(guān)閉排污管閥門23和集污管閥門24，由入口溫度壓力計(jì)9所測的進(jìn)入層流元件17的流體溫度T1和壓力P1，出口溫度壓力計(jì)12所測的離開層流元件17的流體溫度TdP壓力P2，由差壓計(jì)10所測的流體在層流元件17兩端的壓差Λρ，由公知的流體動(dòng)力粘性系數(shù)關(guān)聯(lián)式μ = μ(Tl，Τ2，Pi，Ρ2)得到層流元件17內(nèi)的流體動(dòng)力粘性系數(shù)μ、以及層流元件17內(nèi)三種微通道的總橫截面面積S，得出流體通過旁通管8的體積流量Qc與流體壓差Λρ之間的線性關(guān)聯(lián)式Qc = a.S.Λρ/μ，其中a為儀表系數(shù);再由旁通管8的體積流量Qc得出主管15入口內(nèi)的流體體積流量Q = b.Qc = a.b.S.Λρ/μ，其中b為并聯(lián)結(jié)構(gòu)系數(shù)，采用流量標(biāo)定可得知儀表系數(shù)a和并聯(lián)結(jié)構(gòu)系數(shù)b。
[0036]本實(shí)施例中的過濾器管段3、容污器21、集污管25、排污管22、過濾器前端法蘭1、過濾器后端法蘭5、主管15、旁通入流段7、旁通管8、旁通管出流段13、引壓管11、主管前端法蘭
6、主管后端法蘭16，層流元件外殼27、微徑管28、填塞桿31和圓環(huán)板33均用不銹鋼材料制成，過濾篩網(wǎng)4和篩網(wǎng)34均采用不銹鋼絲編織。
[0037]在實(shí)施過程中，定期打開排污管閥門23，或者同時(shí)打開排污管閥門23和集污管閥門24，對(duì)容污器21內(nèi)積聚的雜質(zhì)實(shí)施排放，然后再關(guān)閉排污管閥門23和集污管閥門24。
[0038]在實(shí)施過程中，本實(shí)施例能夠定期通過拆下過濾器前端法蘭I和過濾器后端法蘭5上的螺栓，更換和清洗過濾篩網(wǎng)4。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，包括過濾器和測量器，并且所述過濾器位于測量器的一端，并通過法蘭連接； 所述過濾器包括過濾器管段、過濾篩網(wǎng)和容污器;所述過濾篩網(wǎng)位于過濾器管段內(nèi)，并由該過濾器管段的入口端斜布至出口端;所述容污器外置于濾器管段外，并與位于濾篩網(wǎng)下端的過濾器管段底部的集污管過孔連通； 所述的測量器包括主管、旁通管、引壓管、層流元件、定位夾、入口溫度壓力計(jì)、出口溫度壓力計(jì)、差壓計(jì);所述旁通管的兩端分別與主管連通，并使旁通管內(nèi)流體的流向與主管內(nèi)流體的流向相同；引壓管的兩端分別與所述旁通管連通;差壓計(jì)安裝在引壓管中部;入口溫度壓力計(jì)和出口溫度壓力計(jì)分別位于所述旁通管的流體入口端和所述旁通管的流體出口端;層流元件通過定位夾備固定在述旁通管內(nèi)，并位于引壓管的流體入口和流體出口之間；所述層流元件內(nèi)有沿軸向的外緣微通道、間隙微通道和管內(nèi)微通道。2.如權(quán)利要求1所述一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，所述外緣微通道是位于管束外圈的各微徑管的外壁面與層流元件外殼內(nèi)壁面之間的間隙;所述間隙微通道是管束內(nèi)圈的各微徑管外壁面之間的間隙;所述管內(nèi)微通道是各微徑管的內(nèi)孔通道。3.如權(quán)利要求1所述一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，所述層流元件包括層流元件外殼、多個(gè)微徑管和多個(gè)填塞桿，其中層流元件外殼的外徑與旁通管的內(nèi)徑相同；層流元件外殼、微徑管和填塞桿的長度均相同；所述各微徑管均位于層流元件外殼內(nèi)并沿該層流元件外殼的軸向緊密排布，使所述的多個(gè)微徑管形成了管束。4.如權(quán)利要求1所述一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，所述主管的兩端分別有主管前端法蘭和主管后端法蘭;所述濾器管段的兩端分別有過濾器前端法蘭和過濾器后端法蘭。5.如權(quán)利要求1所述一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，所述定位夾包括圓環(huán)板和篩網(wǎng)，圓環(huán)板為圓環(huán)狀金屬板，其外徑與旁通管的內(nèi)徑相同，在圓環(huán)板上固定著篩網(wǎng)，篩網(wǎng)的孔徑小于微徑管的外徑。6.如權(quán)利要求3所述一種差壓線性流量計(jì)，其特征在于，在所述管束中的微徑管外壁面之間的空隙插入填塞桿;填塞桿的數(shù)目少于微徑管的數(shù)目。
【文檔編號(hào)】G01F1/34GK105953848SQ201610343670
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】李世武
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)