節流穩流式渦街流量計的製作方法

2023-06-03 17:58:06 1

專利名稱：節流穩流式渦街流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於測量封閉管道內液體、氣體或蒸汽流量的流量測量儀表，更具體地說，涉及一種大口徑可變測量範圍節流穩流式渦街流量計。
背景技術：
渦街流量計是一種速度測量式流量測量儀表。其基本工作原理如下在流動介質的管道內放置一根(或多根)迎流面非流線型的阻流體，則介質流動時會在阻流體兩側交替的分離釋放出兩串交替產生的規則的漩渦信號，在一定的流量範圍內漩渦分離頻率成比與管道內介質的平均流速。測量漩渦信號的頻率(或計數信號脈衝)就可以測得管路內介質的流量。由於這種流量計具有適用流體種類多(適用氣體、液體、蒸汽等)，結構簡單、無機械可動部件、可靠性好、精確度較高、範圍度寬、壓損小，輸出與流量成正比的脈衝信號，信號無零點漂移，而且在一定雷諾數範圍內輸出信號不受介質物性參數(密度、粘度等)的影響等優點，因此這種流量計越來越受到用戶的歡迎，使用領域也在不斷的擴大。
渦街流量計的使用很重要的一點就是根據管道實際流量範圍正確選用相應測量範圍儀表，以實現流量的正常測量。由於工藝參數的不確定性，例如，新裝置參數的不確定性、生產能力負荷的不確定性、以及對未來負荷估計的不確定性等，有時這種選擇是很困難的。不合適的選擇往往會帶來儀表運行的不正常，使介質流量的測量無法正常進行。正常情況下遇到這種情況一般就要重新選擇儀表規格(口徑)，重新進行安裝以滿足測量要求。而這種更換儀表的工作實現起來有不少困難，因為重新安裝就要同時對儀表前後相當長的管路進行縮、擴徑安裝處理。專利號為ZL02242863.1的中國實用新型專利公開了一種節流穩流式渦街流量計，用來解決上述問題。但此專利結構主要適用於小口經儀表。在大口經儀表上實現比較困難，因為其需要有足夠的表體長度。
另外，渦街流量計的信號頻率一般來說正比於介質流速，反比於渦街信號發生體的寬度。經過大量試驗，為了穩定渦街信號分離，國際上一般採用的渦街信號發生體迎流面寬度一般為儀表口徑的20-30％。這樣，大口徑渦街流量計就有了一個突出的問題，就是信號頻率比較低，流量係數比較小。帶來的問題是測量解析度比較低。因此一般認為不適合製作和使用大口徑渦街流量計(國際上一般不製作300mm口徑以上的渦街流量計)，使大口徑渦街流量計的使用受到限制。

發明內容
本實用新型針對上述問題，提供了一種完全新型結構的可變節流面積式節流穩流式渦街流量計，解決了上述儀表範圍不易改變以及目前大口徑渦街流量計信號頻率低，流量係數小帶來的測量解析度比較低的問題。
為了解決上述問題，本實用新型構造一種節流穩流式渦街流量計，包括渦街信號發生體1以及信號傳感器6；在流量計腔體的中心位置設置有節流件3；所述節流件3為圓柱形且迎流面為流線型結構；所述節流件3與所述流量計腔體之間的環形空間設置有隔板2、8或用於阻流的阻流隔板9，所述隔板之間形成了測量腔體以及流通面相同的流通腔體；在所述測量腔體中設置有所述渦街信號發生體1以及所述信號傳感器6；所述環形空間的圓周上所述測量腔體的中心線以及所述阻流隔板的中心線等圓心角度設置。
本節流穩流式渦街流量計，其進一步改進在於，節流件3的流線型迎流面為球面或橢球面或錐面過渡結構。
本節流穩流式渦街流量計，其進一步改進在於，節流件為後端設置有端蓋的空腔結構；所述端蓋上設置有平衡孔4。
通過上述技術方案，本實用新型的節流穩流式渦街流量計適用於大口徑儀表中，與傳統此類渦街流量計相比具有如下特點(1)可以通過改變節流比來改變儀表適用量程。可以方便用戶選用、改用。甚至有可能實現按管徑選擇相應的儀表。這對儀表的安裝、使用帶來極大的方便(不用進行縮、擴管處理)，尤其對大口經管路儀表的安裝帶來極大的方便，並可節省大量安裝費用。
(2)儀表的信號頻率增加，信號解析度將有明顯的提高。設計的節流式渦街流量計200mm口徑是最小口徑。對200mm口徑渦街流量計而言在與傳統結構渦街流量計具有相同的有效面積比(一般渦街流量計的有效面積比大約為64％)的條件下，信號解析度將至少提高3倍，更大口徑的渦街流量計解析度將會有更大的提高。這對大口徑渦街流量計信號解析度的改善意義重大，也會對大口經渦街流量計的推廣使用帶來根本性變革。
(3)內置流線型節流件對流體有整流作用，同時通過雙傳感器或多傳感器測量的方法，可以解決管路內流速分布不均運的流體流量的準確測量。這個措施的實現可以降低表前直管段的長度要求，對有些特殊場合的應用意義重大。
(4)由於節流件採用了流線型結構，因此在同樣的節流比的條件下，壓力損失要比傳統結構的小，具有節能意義。
(5)校驗標定方法沒有改變，出廠標定簡便。
(6)由於信號放大板的規格一致(不同規格口徑的渦街流量計的渦街發生體基本寬度是一樣的)，對製作調試帶來方便。


圖1是本實用新型節流穩流式渦街流量計一種實施例的結構示意圖；圖2是圖1中節流穩流式渦街流量計的A-A向剖視圖；圖3是本實用新型節流穩流式渦街流量計第二種實施例的結構示意圖；圖4是圖3中節流穩流式渦街流量計的剖視圖；圖5是本實用新型節流穩流式渦街流量計第三種實施例的結構示意圖；圖6是本實用新型節流穩流式渦街流量計第四種實施例的結構示意圖；圖7是本實用新型節流穩流式渦街流量計第五種實施例的結構示意圖；圖8是本實用新型節流穩流式渦街流量計第四種實施例的結構示意圖；圖9是本節流穩流式渦街流量計節流件迎流面一種實施例結構示意圖；圖10是本節流穩流式渦街流量計節流件迎流面第二種實施例結構示意圖；圖11是本節流穩流式渦街流量計節流件迎流面第三種實施例結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型節流穩流式渦街流量計在測量腔體內部中心位置設置有迎流面為流線型結構的圓柱形節流件3；節流件3與流量計儀表內腔形成環形的空間。環形空間用隔板2、8或阻流隔板9分隔成流通腔體和測量腔體。在測量腔體中設置有渦街信號發生體1以及信號傳感器6。上述隔板同時起到整流、穩流以及支撐節流件的作用；其中相鄰的隔板2之間形成測量腔；隔板8用於形成流通腔體；而隔板9的厚度與隔板2和隔板8不同，其用途對應渦街信號發生體1起到阻流的作用。此外，各個流通腔體的流通面形狀相同；而測量腔體的中心線以及阻流隔板9的中心線在環形空間的圓周上以相等的圓心角度間隔設置，上述測量腔體的個數根據需要設置。
由於流通腔的結構相當於小口徑渦街流量計，因此放置的渦街信號發生體1的寬度比同口徑渦街流量計的渦街信號發生體寬度小的多，而不破壞信號分離的穩定性；通過測量流體的流速，進而實現流體流量的測量。
此外，節流件為後端設置有端蓋的空腔結構；端蓋上設置有平衡孔4，用於平衡溫度與壓力，即當流體通過節流件3時，流體可以通過平衡孔4進入節流件的空腔中，使內外壓力溫度平衡。
如圖1所示，儀表5體內通過隔板8分成上下兩個流通腔；在上部的腔體中利用隔板2形成的測量腔體；在測量腔體中設置渦街信號發生體以及信號傳感器；隔板9對應於測量腔體中的渦街信號發生體起到阻流的作用。圖2給出了圖1的AA向剖視圖。圖中節流體表面為球面，也可採用其他形式的流線型結構，例如子彈頭形狀等等。
而圖3給出了另一種實施例結構，不同於圖1之處在於，形成的上下兩個流通腔體中分別在測量室內設置渦街信號發生體及信號傳感器。圖4中的剖視圖，也對應表示出了渦街信號發生體及信號傳感器的位置，此外平衡口的設置也與圖2略有不同。平衡口的形式根據需要設置即可。
圖5給出了一種有三個流通腔體，以及在三個測量腔體內設置渦街信號發生體及信號傳感器的結構示意圖。圖6給出了四個流通腔體，以及四個測量腔體內設置渦街信號發生體及信號傳感器的結構示意圖。圖7實施例中隔板8既用於形成流通腔體，又起到阻流隔板的作用。而圖8實施例中，隔板2用於形成測量腔體；隔板8用於形成流通腔體；隔板9起到阻流隔板的作用。
流通腔的數量可以是上述兩個、三個或者四個，也可以是六個或更多。由於幾個流通腔完全製作成對稱結構，因此在流速充分發展的條件下以及在一定的管道雷諾數範圍內可以正確的代表整個管路內介質的流速，進而準確測量管道內介質的流量。即測量其中某一個流通腔的介質流速就可以準確測量管道的流體流速，進而準確測量管道介質流量。
但與其他速度式流量計一樣需要保證儀表前後必需的直管段長度。當流速分布的均勻度不確定的條件下，例如流量計前直管段長度不足夠長，滿足不了要求，此時可以設置多點流速測量，並取其平均信號，進而保證整個管路介質流量的準確測量。
此外改變表內節流件的直徑或改變隔板的迎流面積(此時隔板迎流面是流線型的)，可以改變流量計的有效面積比，進而改變流量測量範圍。節流件3的流線型迎流面可以採用球面或橢球面或錐面過渡結構；如圖9所示的半圓球形迎流面結構，圖10所示的子彈頭型迎流面結構，以及圖11所示的圓錐體形迎流面結構。
而流通腔內設置的渦街信號發生體的寬度小於傳統結構同一口徑渦街流量計的渦街信號發生體的寬度。即，流通腔內設置比標準渦街流量計的渦街信號發生體窄的發生體(與相當口徑標準渦街流量計的渦街信號發生體比較)，因而與同口徑的傳統結構渦街流量計相比信號解析度明顯提高。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種節流穩流式渦街流量計，包括渦街信號發生體(1)以及信號傳感器(6)；其特徵在於，在所述流量計腔體的中心位置設置有節流件(3)；所述節流件(3)為圓柱形且迎流面為流線型結構；所述節流件(3)與所述流量計腔體之間的環形空間設置有隔板(2、8)或用於阻流的阻流隔板(9)，所述隔板之間形成了測量腔體以及流通面相同的流通腔體；在所述測量腔體中設置有所述渦街信號發生體(1)以及所述信號傳感器(6)；所述環形空間的圓周上所述測量腔體的中心線以及所述阻流隔板的中心線等圓心角度設置。
2.根據權利要求1所述節流穩流式渦街流量計，其特徵在於，所述節流件(3)的流線型迎流面為球面或橢球面或錐面過渡結構。
3.根據權利要求1所述節流穩流式渦街流量計，其特徵在於，所述節流件為後端設置有端蓋的空腔結構；所述端蓋上設置有平衡孔(4)。
專利摘要本實用新型公開了用於測量大口徑管道內流體流量、可改變測量範圍的節流穩流式渦街流量計，包括渦街信號發生體(1)以及信號傳感器(6)；在流量計腔體的中心位置設置有節流件(3)；節流件(3)為圓柱形且迎流面為流線型結構；節流件(3)與流量計腔體之間的環形空間設置有隔板(2、8)或用於阻流的阻流隔板(9)，隔板之間形成了測量腔體以及流通面相同的流通腔體；在測量腔體中設置有渦街信號發生體(1)以及信號傳感器(6)；環形空間的圓周上所述測量腔體的中心線以及所述阻流隔板的中心線等圓心角度設置。本流量計具有安裝、調節、使用方便、壓力損失小、節能，以及測量準確的特點，適用於大口徑流體管道流量的測量。
文檔編號G01F1/32GK2821533SQ20052010729
公開日2006年9月27日 申請日期2005年9月23日 優先權日2005年9月23日
發明者李吉男 申請人:李吉男