節流裝置及具有該節流裝置的流量檢測系統的製作方法

2023-07-30 21:17:41 1

專利名稱：節流裝置及具有該節流裝置的流量檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及節流式流量計領域。
技術背景在科學研究和工業設備中，經常使用流量計來測量氣路中氣體的流量， 流量計測量的原理、方法眾多。在具體的麻醉機產品中，需要對新鮮氣體 的流量進行測量，以管理新鮮氣體進入迴路。常用的新鮮氣體包括氧氣、 笑氣、空氣。目前大多數麻醉機採用的是玻璃管轉子流量計和電子流量計 兩大類。玻璃管轉子流量計採用的是通用轉子流量計的原理，實現技術難 度低，使用廣泛，為許多麻醉機所使用，但是存在讀數不易數字顯示以及 體積較大的缺點。電子流量計在流量測量技術領域目前主要有質量流量計 (也稱熱式流量計)、超聲流量計、渦輪流量計、節流式(固定孔板)流量計等 幾大類，市面上的麻醉機上用於新鮮氣體流量測量主要使用的是質量流量 計，其原理是通過感應氣路中氣體流動帶走熱量引起的溫度變化來計算流 量的，其缺點是造價高，且使用損耗大。而節流式流量計在流量測量技術 領域的應用也相當廣泛，其優點是製造簡單、成本低；其缺點最小感度大、 差壓信號和流體流速成平方根的關係、精度不高、量程範圍窄且損耗小。 發明內容本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供了一種成 本低、結構簡單且在低流量測量中具有較高解析度和精度的節流裝置及流 量檢測系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該節流裝置包括雙孔座 和分布有縫隙的隔板，該雙孔座具有軸向延伸的第一、第二空腔，該隔板 設於該雙孔座中並將第一、第二空腔分開，第一空腔通過隔板的縫隙與第 二空腔連通，且該雙孔座的外壁面上鄰近隔板的位置設有第一、第二採樣 孔，該第一、第二採樣孔分別與第一、第二空腔連通。所述的雙孔座由相接合的第一、第二孔座組成，該第一、第二空腔分 別軸向貫穿該第一、第二孔座，該隔板設於該第一、第二孔座的接合處， 該第一、第二採樣孔分別設於第一、第二孔座。
所述的第一、第二孔座的接合處安裝有密封件。所述的第一空腔包括同軸連通的第一液流腔和第一液流孔，該第一液 流孔的孔徑小於第一液流腔的內徑，該第二空腔包括同軸連通的第二液流 腔和第二液流孔，該第二液流孔的孔徑小於第二液流腔的內徑，該隔板位 於該第一、第二液流孔之間，該第一、第二採樣孔分別與第一、第二液流 腔貫通。所述的第一孔座包括連接一體的第一基座和第一孔板，該第一液流腔 軸向貫穿該第一基座，該第一液流孔軸向貫穿該第一孔板，該第二孔座包 括連接一體的第二基座和第二孔板，該第二液流腔軸向貫穿該第二基座， 該第二液流孔軸向貫穿該第二孔板。所述的隔板由微顆粒材料製成，縫隙形成於各微顆粒之間。 所述的第一、第二空腔遠離隔板的一端分別安裝有第一、第二接頭。 該具有節流裝置的流量檢測系統包括第一、第二壓力採樣裝置、壓差傳感器、信號放大電路、A/D轉換電路、數據處理單元及輸出單元，該第 --、第二壓力採樣裝置分別安裝在第一、第二採樣孔中，其數據輸出端連 接壓差傳感器的輸入端，該壓差傳感器、信號放大電路、A/D轉換電路、 數據處理單元及輸出單元順次連接。所述的壓差傳感器由運放電路提供恆流驅動。所述的信號放大電路為三運放儀表放大器。本發明的有益效果是，由於是採用節流式計量原理，所以結構簡單且 成本較低；由於隔板的設置，在低流量流體通過該具有縫隙的隔板時可以 起到增加壓差的作用，從而對低流量測量提高了解析度和精度。


圖1是本發明節流裝置的立體圖。圖2是本發明節流裝置的主剖視圖。圖3是本發明流量檢測系統的電路原理框圖。
具體實施方式
請參閱圖1至圖2，本發明節流裝置用於在流體通過時在上下遊產生 壓差，其包括雙孔座1及隔板2。該雙孔座1由第一、第二孔座3、 4組成， 該第一孔座3由第一基座36和第一孔板37組成，該第一基座36和第一孔 板37可以為一體成型，也可以通過緊固件連接一體。該第一基座36設有 軸向貫穿的第一液流腔32，該第一孔板37設有軸向貫穿的第一液流孔33，
該第一液流腔32的一端安裝有第一接頭34，其另一端則與第一液流孔33 連通，該第一液流孔33與該第一液流腔32同軸線且該第一液流孔33的孔 徑小於第一液流腔32的內徑，該第一液流腔32和第一液流孔33構成第一 空腔31。該第二孔座4由第二基座46和第二孔板47組成，該第一基座46 和第一孔板47可以為一體成型，也可以通過緊固件連接一體。該第二基座 46設有軸向貫穿的第二液流腔42，該第二孔板47設有軸向貫穿的第二液 流孔43，該第二液流腔42的一端安裝有第二接頭44，其另一端則與第二 液流孔43連通，該第二液流孔43與該第二液流腔42同軸線且該第二液流 孔43的孔徑小於第二液流腔42的內徑，該第二液流腔42和第二液流孔 43構成第二空腔41。該第一、第二孔座3、 4通過緊固件接合，且第一、 第二液流孔33、 43相鄰。該隔板2密布有縫隙，其安裝在該第一、第二孔 座3、 4的接合處，從而將第一、第二空腔31、 41分隔開，第一空腔31 通過該隔板2的縫隙與第二空腔41連通，該第一、第二液流孔33、 43均 鄰近該隔板2並分處於該隔板2兩側。另外，該第一孔座3的外壁面上設 有第一採樣孔35，該第一採樣孔35與該第一液流腔32貫通，該第二孔座 4的外壁面上設有第二採樣孔45，該第二採樣孔45與第二液流腔42貫通， 該第一、第二採樣孔均鄰近該隔板2，其分別用於安裝用於檢測流體通過 時上下遊壓力信號的第一、第二壓力信號採樣裝置5、 6。本實施方式中， 該第一、第二孔座均可並排設置兩個或多個軸向貫穿的空腔；該第一、第 二孔座3、 4的接合處還安裝有密封件13。該雙孔座產生的壓差信號重複性好，在高流量的時候壓差變化大，對 於流量的分辨十分有利。該隔板由微顆粒材料製成，該微顆粒材料一般採 用銅、鋁、不鏽鋼、鐵、玻璃、石英及塑料等，微顆粒之間存在縫隙。對 於不同的流體，可以採用不同的微顆粒材料，利用微顆粒之間的縫隙，在 高流量氣體通過時，起到穩定氣流、降低噪聲的作用；在低流量，特別是 1L/mm以下流量通過的時候，微顆粒材料更加可以起到增加壓差的作用， 從而實現對低流量高解析度和高精度的測量。請參閱圖3，該流量檢測系統包括節流裝置及流量檢測電路，該流量 檢測電路包括第一壓力採樣裝置5、第二壓力採樣裝置6、壓差傳感器7、 信號放大電路8、 A/D轉換電路9、數據處理單元10及輸出單元11。該第 一、第二壓力採樣裝置的輸出端分別與壓差傳感器的兩個輸入端連接，該 壓差傳感器的輸出端與信號放大電路的輸入端連接，該信號放大電路的輸
出端與A/D轉換電路的輸入端連接，該A/D轉換電路的輸出端與數據處理 單元的輸入端連接，該數據處理單元的輸出端則與輸出單元連接。該第一、 第二壓力採樣裝置用於獲取氣流通過節流裝置時上下遊的壓力信號，並將 該壓力信號輸入到壓差傳感器，該壓差傳感器將氣流流經節流裝置所產生 的壓差轉換為可以測量的電壓信號。由於壓差傳感器輸出的電壓信號通常 是毫伏級的，所以通過信號放大電路進行放大，該放大後的電壓信號輸入 到A/D轉換電路轉換為數位訊號，該數位訊號輸入到數據處理單元後經過 均值濾波及查表程序，得到當前電壓下對應的氣體流量，並可通過輸出單 元直觀輸出。該流量檢測系統的原理是利用安裝在節流裝置對上述被測量流體的 產生的壓差信號與該被測量流體的上述測量流通通路內的流量相對應這一 點，由流量檢測電路得到與上述測量流通通路內的上述被測量流體的流量 相對應的電壓輸出，利用預先製作的測量表，通過換算為與上述流量對應 的電壓輸出相對應的流量值。本實施方式中，壓差傳感器7採用NOVA公司的固體壓差傳感器 npc-1210-10wd3s，其測量量程為0-25.4cmh20，典型電壓呈線性輸出，電壓 範圍為0-50mv，精度可達0.5%，其具有氣體兼容性強、性能可靠耐用及成 本較低等優點。該壓差傳感器7由前置的緩衝運放電路12提供恆流驅動，根據NOVA公 司的推薦，1.5ma驅動電流對應的滿量程輸出為25.4cmh20， 50mv，實際應 用中，可以適當降低驅動電流，提高測量範圍，以滿足大流量測量的需要。該信號放大電路可以為三運放儀表放大器，該三運放儀表放大器將壓 差傳感器輸出的毫伏級信號放大至可以方便數據處理單元採集的信號，固 體壓差傳感器npc-1210-10wd3s內置一個可調電阻，根據NOVA公司的推薦 電路，三運放儀表放大器輸入級電路在滿量程時輸出為3.012v，增益為 3.012/0.05=60.24，輸出級增益可以根據A/D轉換電路的輸入量程進行設置。 當然，也可以計算出壓差傳感器內置增益電阻的阻值，根據實際情況調整 三運放儀表放大器的輸入輸出級的放大增益。為了滿足小量程測量的精度要求，同時滿足大量程的測量範圍要求， 該流量測量系統中一方面需要增大驅動電流，提高小量程測量時的信噪比; 另一方面又需要減小驅動電流，提高壓差傳感器的測量範圍，需要將測量
範圍進行分段處理，目前分為0.05——1L/min和l^"10L/min兩個量程實現。A/D轉換電路輸出的數位訊號通過數據處理單元進行處理，包括均值 濾波和査表等流程，得出所對應的氣體流量。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若 幹簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的 專利保護範圍。
權利要求
1.一種節流裝置，其特徵在於包括雙孔座和分布有縫隙的隔板，該雙孔座具有軸向延伸的第一、第二空腔，該隔板設於該雙孔座中並將第一、第二空腔分開，第一空腔通過隔板的縫隙與第二空腔連通，且該雙孔座的外壁面上鄰近隔板的位置設有第一、第二採樣孔，該第一、第二採樣孔分別與第一、第二空腔連通。
2. 按照權利要求1所述的節流裝置，其特徵在於所述的雙孔座由相 接合的第一、第二孔座組成，該第一、第二空腔分別軸向貫穿該第一、第 二孔座，該隔板設於該第一、第二孔座的接合處，該第一、第二採樣孔分 別設於第一、第二孔座。
3. 按照權利要求2所述的節流裝置，其特徵在於所述的第一、第二 孔座的接合處安裝有密封件。
4. 按照權利要求2所述的節流裝置，其特徵在於所述的第一空腔包 括同軸連通的第一液流腔和第一液流孔，該第一液流孔的孔徑小於第一液 流腔的內徑，該第二空腔包括同軸連通的第二液流腔和第二液流孔，該第 二液流孔的孔徑小於第二液流腔的內徑，該隔板位於該第一、第二液流孔 之間，該第一、第二採樣孔分別與第一、第二液流腔貫通。
5. 按照權利要求4所述的節流裝置，其特徵在於所述的第一孔座包 括連接一體的第一基座和第一孔板，該第一液流腔軸向貫穿該第一基座， 該第一液流孔軸向貫穿該第一孔板，該第二孔座包括連接一體的第二基座 和第二孔板，該第二液流腔軸向貫穿該第二基座，該第二液流孔軸向貫穿 該第二孔板。
6. 按照權利要求1-5中任意一項所述的節流裝置，其特徵在於所述 的隔板由微顆粒材料製成，縫隙形成於各微顆粒之間。
7. 按照權利要求1-5中任意一項所述的節流裝置，其特徵在於所述 的第一、第二空腔遠離隔板的一端分別安裝有第一、第二接頭。
8. —種具有權利要求l所述的節流裝置的流量檢測系統，其特徵在於:它包括第一、第二壓力採樣裝置、壓差傳感器、信號放大電路、A/D轉換電路、數據處理單元及輸出單元，該第一、第二壓力採樣裝置分別安裝在 第一、第二採樣孔中，其數據輸出端連接壓差傳感器的輸入端，該壓差傳感器、信號放大電路、A/D轉換電路、數據處理單元及輸出單元順次連接。
9. 按照權利要求8所述的流量檢測系統，其特徵在於所述的壓差傳感器由運放電路提供恆流驅動。
10. 按照權利要求8所述的流量檢測系統，其特徵在於所述的信號放大電路為三運放儀表放大器。
全文摘要
本發明公開了一種節流裝置，它包括雙孔座和分布有縫隙的隔板，該雙孔座具有軸向延伸的第一、第二空腔，該隔板設於該雙孔座中並將第一、第二空腔分開，第一空腔通過隔板的縫隙與第二空腔連通，且該雙孔座的外壁面上鄰近隔板的位置設有第一、第二採樣孔，該第一、第二採樣孔分別與第一、第二空腔連通。由於是採用節流式計量原理，所以結構簡單且成本較低；由於隔板的設置，在低流量流體通過該具有縫隙的隔板時可以起到增加壓差的作用，從而對低流量測量提高了解析度和精度。
文檔編號G01F1/40GK101118168SQ20061006196
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月1日 優先權日2006年8月1日
發明者吳海華, 李新勝, 陳培濤 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司