專利名稱：錐管流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種錐管流量計，屬于流體流量測控，計量管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
流體在管道中流動，由于流體與管道內(nèi)表面接觸有摩擦力，并且管道內(nèi)表面對流體有粘滯作用，即邊界層效應(yīng)，所以管道內(nèi)流體流速不等，管道中心流體速度最大，如圖1所示。由能量守恒定理和連續(xù)性方程可知，流速與斷面面積成反比，由伯努力方程和能量轉(zhuǎn)換定律可知，管道中流體的流速與壓力差的平方根成正比，流量與壓力差關(guān)系如公式qv＝k(2ΔP/ρ)1/2式中qv——測量流量值(m3/h)ΔP——壓差(Pa)ρ——在t℃時水的密度(kg/m3)k——常數(shù)(無量綱)利用上述公式設(shè)計出差壓型流量計，即在管道內(nèi)要測量處設(shè)置節(jié)流件，產(chǎn)生壓力差，進而得到流量值。
傳統(tǒng)差壓型流量計結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括管道1′中間設(shè)置的節(jié)流元件2′、設(shè)置在管壁上的取壓點3′，以及線路連接取壓點3′的差壓轉(zhuǎn)換器4′，流體流過節(jié)流元件2′產(chǎn)生壓差，節(jié)流元件2′前后壓力分別通過各自取壓點3′傳出，傳出的壓力信號經(jīng)差壓轉(zhuǎn)換器4′轉(zhuǎn)變成電信號，傳至二次儀表、計算機處理得到流量示值。這種差壓型流量計采用管道四周節(jié)流的方式，使用孔板作為節(jié)流元件。
源于美國McCROMETER公司的V-CONE流量計是一種新型力學(xué)差壓式流量計，它的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的孔板設(shè)計完全相反，如圖3所示，在管道的中心放置一個錐體作為節(jié)流元件2′，使流體從管道1′和錐體作為節(jié)流元件2′之間形成的環(huán)截面通過。錐體與流體流動相作用，重新形成流體的速度剖面如圖4所示，并在其出口處建立一個低壓區(qū)。管道靜壓與錐體出口處建立的低壓之間的差壓可以通過兩個壓力傳感取壓點測量。一個取壓點位于錐體的進口處，另一個取壓點位于錐體的出口處，然后這個差壓可以通過伯努利方程推算出流量來。
相對于傳統(tǒng)差壓型流量計，V-CONE有以下優(yōu)點1.自整流，直管段要求低。
2.耐臟污、自清潔、不易堵、免維護。
3.耐磨損，長期穩(wěn)定性好。
4.低壓損，寬量程。
5.可測濕氣。
V-CONE結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，其包含測量管道1′，與測量管道1′通過支撐桿5′連接的圓錐節(jié)流件2′，位于管壁上的高壓取壓點4′和低壓取壓點3′，其支撐桿5′內(nèi)設(shè)通孔，一端與管壁低壓取壓點3′無縫連接，另一端與圓錐節(jié)流件2′上游端無縫連接，圓錐體節(jié)流件2′軸心通孔，低壓取壓點3′通過支撐桿內(nèi)通孔、圓錐體軸心通孔與錐尾低壓點相連，高壓取壓點4′于節(jié)流件前端管壁取壓，引出高壓信號，低壓取壓點3′由節(jié)流錐尾低壓區(qū)取低壓，引出低壓信號，高、低壓信號傳至差壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電信號，傳至二次儀表、計算機處理得到流量示值。
V-CONE缺點在于高壓取壓點4′設(shè)置在管壁，其壓力信號增加了不確定性，管內(nèi)壁表面質(zhì)量對流體邊界層狀態(tài)影響很大，管壁取壓點對流體邊界層狀態(tài)有影響，根據(jù)流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)原理，以及實際上地球引力的存在，管道內(nèi)管壁處壓強和管道中心處壓強不等，對于大口徑管道這種情況尤其明顯。又由于設(shè)計所依據(jù)的理論所局限，高壓取壓點4′靠近圓柱形支撐桿距離不超過60mm，這種布局對壓力信號的采取有很大負面影響。流體流經(jīng)圓柱體非對稱支撐管改變局部流場，也影響真實高壓信號的采取。V-CONE設(shè)計基于理想流體，實際工程中絕大多數(shù)都屬于紊流運動。由于紊流運動時，質(zhì)點的運動軌跡極為復(fù)雜，流場中各空間位置點的速度、壓強等運動參數(shù)時刻處在變化之中，各不相同，所以紊流核心速度分布及流體參數(shù)更接近于時均值。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種錐管流量計，用于流體流量的測控，改變高壓取壓點的位置，徹底解決高壓取壓點距離支撐桿過近，信號受干擾的問題，提高了計量精度，通過改變支撐件的數(shù)量和布局，使節(jié)流和取壓更為合理。
為達到上述目的，本實用新型提供一種錐管流量計，其特點在于，包含管壁、支撐管和錐形節(jié)流件，以及位于管壁上的高壓信號導(dǎo)出口和低壓信號導(dǎo)出口；所述的支撐管為同軸雙套管結(jié)構(gòu)，包含第一支撐管和第二支撐管，所述的第一支撐管連接高壓信號導(dǎo)出口，所述的第二支撐管連接低壓信號導(dǎo)出口；所述的第一支撐管和第二支撐管設(shè)置內(nèi)部通孔，在固定圓錐節(jié)流件于管壁的同時起了導(dǎo)壓的作用；所述的第一支撐管在靠近錐形節(jié)流件的一端包含有高壓室，在此進行高壓取壓；所述的錐形節(jié)流件連接第二支撐管，內(nèi)部也設(shè)置同第二支撐管的通孔同軸同心連接的內(nèi)部通孔；所述的錐形節(jié)流件在錐尾部分設(shè)置有低壓室，在此進行低壓取壓；進一步，在所述的高壓室的口部設(shè)置高壓取壓點；在所述的低壓室的口部設(shè)置低壓取壓點。
本實用新型中，所述的高壓取壓點、高壓室、通孔和高壓信號導(dǎo)出口可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的高壓取壓點、通孔和高壓信號導(dǎo)出口也可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔通過同一高壓室在各相應(yīng)高壓取壓點取壓；所述的低壓取壓點、低壓室、通孔和低壓信號導(dǎo)出口可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的低壓取壓點、通孔和低壓信號導(dǎo)出口也可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔通過同一低壓室在各相應(yīng)低壓取壓點取壓。
本實用新型還提供一種錐管流量計，其特點在于，包含管壁、支撐管和錐形節(jié)流件，以及位于管壁上的高壓信號導(dǎo)出口和低壓信號導(dǎo)出口；
所述的支撐管包含第一支撐管和第二支撐管，相互獨立分布，所述的第一支撐管連接高壓信號導(dǎo)出口，所述的第二支撐管連接低壓信號導(dǎo)出口；所述的第一支撐管和第二支撐管分別設(shè)置內(nèi)部通孔，在固定圓錐節(jié)流件于管壁的同時起了導(dǎo)壓的作用；所述的錐形節(jié)流件分別連接第一支撐管和第二支撐管，內(nèi)部分別設(shè)置兩條通孔與第一支撐管和第二支撐管的通孔連接；所述的錐形節(jié)流件在錐頭部分設(shè)置有高壓室，該高壓室與第一支撐管的內(nèi)部通孔連接，在此高壓室進行高壓取壓；所述的錐形節(jié)流件在錐尾部分設(shè)置有低壓室，該低壓室與第二支撐管的內(nèi)部通孔連接，在此低壓室進行低壓取壓；進一步，在所述的高壓室的內(nèi)部設(shè)置高壓取壓點；在所述的低壓室的口部設(shè)置低壓取壓點。
本實用新型中，所述的高壓取壓點、高壓室、通孔和高壓信號導(dǎo)出口可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的高壓取壓點、通孔和高壓信號導(dǎo)出口也可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔通過同一高壓室在各相應(yīng)高壓取壓點取壓；所述的低壓取壓點、低壓室、通孔和低壓信號導(dǎo)出口可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的低壓取壓點、通孔和低壓信號導(dǎo)出口也可以沿垂直于管壁軸線的同一截面，在管壁圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔通過同一低壓室在各相應(yīng)低壓取壓點取壓。
本實用新型的一種錐管流量計，其支撐件由于采用內(nèi)部通孔結(jié)構(gòu)，在固定圓錐節(jié)流件于管壁的同時起了導(dǎo)壓的作用，導(dǎo)壓方式可以是同軸雙套管式或高低壓支撐件分別獨立對稱傳導(dǎo)式，使得高壓取壓與低壓取壓的形式變?yōu)橄嗤?br> 本實用新型所提供的一種錐管流量計，變革了圓錐節(jié)流件的結(jié)構(gòu)，改變了高壓取壓點的位置，減小干擾，使壓力信號更具真實性，提高了計量精度，還可以選擇改變支撐件和取壓點的數(shù)量和布局，可以實現(xiàn)同時取多組壓差信號，使節(jié)流和取壓更為合理。


圖1為管道流體流速示意圖；圖2為背景技術(shù)中傳統(tǒng)差壓型流量計結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為背景技術(shù)中V-CONE流量計原理示意圖；圖4為背景技術(shù)中V-CONE流量計內(nèi)部流體速度剖面示意圖；圖5為背景技術(shù)中V-CONE流量計結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a為本實用新型所提供的一種錐體流量計的結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖；圖6b為本實用新型所提供的一種錐體流量計的結(jié)構(gòu)橫向剖面示意圖；圖7a為本實用新型所提供的一種錐體流量計的結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖；圖7b為本實用新型所提供的一種錐體流量計的結(jié)構(gòu)橫向剖面示意圖。
具體實施方式
以下根據(jù)圖6a、圖6b、圖7a和圖7b說明本實用新型的一種較佳的實施方式；如圖6a和圖6b所示，為本實用新型提供的一種錐管流量計，其特點在于，包含管壁1、支撐管9、10和錐形節(jié)流件3，以及位于管壁1上的高壓信號導(dǎo)出口5和低壓信號導(dǎo)出口6；所述的支撐管9、10為同軸雙套管結(jié)構(gòu)，包含第一支撐管9和第二支撐管10，所述的第一支撐管9連接高壓信號導(dǎo)出口5，所述的第二支撐管10連接低壓信號導(dǎo)出口6；所述的第一支撐管9和第二支撐管10設(shè)置內(nèi)部通孔11、12，在固定圓錐節(jié)流件3于管壁1的同時起了導(dǎo)壓的作用；所述的第一支撐管9在靠近錐形節(jié)流件3的一端包含有高壓室7，在此進行高壓取壓；所述的錐形節(jié)流件3連接第二支撐管10，內(nèi)部也設(shè)置同第二支撐管10的通孔12同軸同心連接的內(nèi)部通孔；所述的錐形節(jié)流件3在錐尾部分設(shè)置有低壓室4，在此進行低壓取壓；進一步，在所述的高壓室7的口部設(shè)置高壓取壓點2；在所述的低壓室4的口部設(shè)置低壓取壓點13。
本實用新型中，高壓取壓點2、高壓室7、通孔11和高壓信號導(dǎo)出口5可以沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的高壓取壓點2、通孔11和高壓信號導(dǎo)出口5沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔11通過同一高壓室7在各相應(yīng)高壓取壓點2取壓；所述的低壓取壓點13、低壓室4、通孔12和低壓信號導(dǎo)出口6可以沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的低壓取壓點13、通孔12和低壓信號導(dǎo)出口6沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔12通過同一低壓室4在各相應(yīng)低壓取壓點13取壓。
如圖7a和圖7b所示，為本實用新型提供的一種錐管流量計，其特點在于，包含管壁1、支撐管9、10和錐形節(jié)流件3，以及位于管壁1上的高壓信號導(dǎo)出口5和低壓信號導(dǎo)出口6；所述的支撐管9、10包含第一支撐管9和第二支撐管10，相互獨立分布，所述的第一支撐管9連接高壓信號導(dǎo)出口5，所述的第二支撐管10連接低壓信號導(dǎo)出口6；所述的第一支撐管9和第二支撐管10分別設(shè)置內(nèi)部通孔11、12，在固定圓錐節(jié)流件3于管壁1的同時起了導(dǎo)壓的作用；所述的錐形節(jié)流件3分別連接第一支撐管9和第二支撐管10，內(nèi)部分別設(shè)置兩條通孔與第一支撐管和第二支撐管的通孔11、12連接；所述的錐形節(jié)流件3在錐頭部分設(shè)置有高壓室7，該高壓室7與第一支撐管9的內(nèi)部通孔11連接，在此高壓室7進行高壓取壓；所述的錐形節(jié)流件3在錐尾部分設(shè)置有低壓室4，該低壓室4與第二支撐管10的內(nèi)部通孔12連接，在此低壓室4進行低壓取壓；進一步，在所述的高壓室7的內(nèi)部設(shè)置高壓取壓點2；在所述的低壓室4的口部設(shè)置低壓取壓點13。
本實用新型中，高壓取壓點2、高壓室7、通孔11和高壓信號導(dǎo)出口5可以沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；
所述的高壓取壓點2、通孔11和高壓信號導(dǎo)出口5沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔11通過同一高壓室7在各相應(yīng)高壓取壓點2取壓；所述的低壓取壓點13、低壓室4、通孔12和低壓信號導(dǎo)出口6可以沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置多個，且各自獨立；所述的低壓取壓點13、通孔12和低壓信號導(dǎo)出口6沿垂直于管壁1軸線的同一截面，在管壁1圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔12通過同一低壓室4在各相應(yīng)低壓取壓點13取壓。
本實施例所提供的一種錐管流量計，其支撐件由于采用內(nèi)部通孔結(jié)構(gòu)，在固定圓錐節(jié)流件于管壁的同時起了導(dǎo)壓的作用，使得高壓取壓與低壓取壓的形式變?yōu)橄嗤覍?dǎo)壓方式高低壓支撐件分別獨立對稱傳導(dǎo)式。
本實施例所提供的一種錐管流量計，變革了圓錐節(jié)流件的結(jié)構(gòu)，改變了高壓取壓點的位置，減小干擾，使壓力信號更具真實性，提高了計量精度，還可以選擇改變支撐件和取壓點的數(shù)量和布局，可以實現(xiàn)同時取多組壓差信號，使節(jié)流和取壓更為合理。
權(quán)利要求1.一種錐管流量計，其特征在于，包含管壁(1)、支撐管(9、10)和錐形節(jié)流件(3)，以及位于管壁(1)上的高壓信號導(dǎo)出口(5)和低壓信號導(dǎo)出口(6)；所述的支撐管(9、10)為同軸雙套管，包含第一支撐管(9)和第二支撐管(10)，所述的第一支撐管(9)連接高壓信號導(dǎo)出口(5)，所述的第二支撐管(10)連接低壓信號導(dǎo)出口(6)；所述的第一支撐管(9)和第二支撐管(10)設(shè)置內(nèi)部通孔(11、12)；所述的第一支撐管(9)在靠近錐形節(jié)流件(3)的一端包含有高壓室(7)；所述的錐形節(jié)流件(3)連接第二支撐管(10)，內(nèi)部設(shè)置與第二支撐管(10)的通孔(12)同軸同心連接的內(nèi)部通孔；所述的錐形節(jié)流件(3)在錐尾部分設(shè)置有低壓室(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的錐管流量計，其特征在于，在所述的高壓室(7)的口部設(shè)置高壓取壓點(2)；在所述的低壓室(4)的口部設(shè)置低壓取壓點(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的錐管流量計，其特征在于，所述的高壓取壓點(2)、高壓室(7)、通孔(11)和高壓信號導(dǎo)出口(5)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；所述的低壓取壓點(13)、低壓室(4)、通孔(12)和低壓信號導(dǎo)出口(6)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個。
4.如權(quán)利要求2所述的錐管流量計，其特征在于，所述的高壓取壓點(2)、通孔(11)和高壓信號導(dǎo)出口(5)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔(11)通過同一高壓室(7)在各相應(yīng)高壓取壓點(2)取壓；所述的低壓取壓點(13)、通孔(12)和低壓信號導(dǎo)出口(6)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔(12)通過同一低壓室(4)在各相應(yīng)低壓取壓點(13)取壓。
5.一種錐管流量計，其特征在于，包含管壁(1)、支撐管(9、10)和錐形節(jié)流件(3)，以及位于管壁(1)上的高壓信號導(dǎo)出口(5)和低壓信號導(dǎo)出口(6)；所述的支撐管(9、10)包含第一支撐管(9)和第二支撐管(10)，相互獨立分布，所述的第一支撐管(9)連接高壓信號導(dǎo)出口(5)，所述的第二支撐管(10)連接低壓信號導(dǎo)出口(6)；所述的第一支撐管(9)和第二支撐管(10)分別設(shè)置內(nèi)部通孔(11、12)；所述的錐形節(jié)流件(3)分別連接第一支撐管(9)和第二支撐管(10)，內(nèi)部分別設(shè)置兩條通孔與第一支撐管和第二支撐管的通孔(11、12)連接；所述的錐形節(jié)流件(3)在錐頭部分設(shè)置有高壓室(7)，該高壓室(7)與第一支撐管(9)的內(nèi)部通孔(11)連接；所述的錐形節(jié)流件(3)在錐尾部分設(shè)置有低壓室(4)，該低壓室(4)與第二支撐管(10)的內(nèi)部通孔(12)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的錐管流量計，其特征在于，在所述的高壓室(7)的內(nèi)部設(shè)置高壓取壓點(2)；在所述的低壓室(4)的口部設(shè)置低壓取壓點(13)。
7.如權(quán)利要求6所述的錐管流量計，其特征在于，所述的高壓取壓點(2)、高壓室(7)、通孔(11)和高壓信號導(dǎo)出口(5)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；所述的低壓取壓點(13)、低壓室(4)、通孔(12)和低壓信號導(dǎo)出口(6)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個。
8.如權(quán)利要求6所述的錐管流量計，其特征在于，所述的高壓取壓點(2)、通孔(11)和高壓信號導(dǎo)出口(5)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔(11)通過同一高壓室(7)在各相應(yīng)高壓取壓點(2)取壓；所述的低壓取壓點(13)、通孔(12)和低壓信號導(dǎo)出口(6)沿垂直于管壁(1)軸線的同一截面，在管壁(1)圓周上設(shè)置若干個；該若干通孔(12)通過同一低壓室(4)在各相應(yīng)低壓取壓點(13)取壓。
專利摘要一種錐管流量計，包含管壁、支撐管和錐形節(jié)流件，以及位于管壁上的高壓信號導(dǎo)出口和低壓信號導(dǎo)出口；所述的支撐管包含第一支撐管和第二支撐管，第一支撐管和第二支撐管為同軸雙套管結(jié)構(gòu)或者相互獨立分布結(jié)構(gòu)，支撐管和錐形節(jié)流件都設(shè)置內(nèi)部通孔，并設(shè)置高壓室和低壓室。本實用新型的一種錐管流量計，在錐形節(jié)流件上游的管道中心取壓，徹底解決高壓取壓點距離支撐桿過近，信號受干擾的問題，提高了計量精度，可以選擇改變支撐件和取壓點的數(shù)量和布局，使節(jié)流和取壓更為合理。
文檔編號G01F1/34GK2881557SQ20062004003
公開日2007年3月21日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者于向暉, 于光明 申請人:于向暉