專利名稱：應(yīng)變管流速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氣體和液體的流速測量是許多工業(yè)部門和科學(xué)研究中需要應(yīng)用的。測量流體速度的方法很多。皮托管(PitotTube)是常用的流速敏感元件。它由兩個(gè)同心的管子組成。如圖4所示。內(nèi)管的開口端面向進(jìn)入流體；外管的管壁上開有若干個(gè)小孔，其端部是密封的。內(nèi)管中的壓力為流體的全壓力(全壓Pt)，內(nèi)、外管子所圍成的空腔中的壓力為流體靜壓力(靜壓Ps)。內(nèi)管、外管平行向外延伸，在待測流體管道的外部用差壓計(jì)測出壓差(Pt－Ps)，該壓差與流速具有一定的函數(shù)關(guān)系，由此確定流速。
現(xiàn)行皮托管需用管道把流體介質(zhì)引到外部再作差壓測量，因此其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高。安裝使用也不方便。并且這種皮托管的靈敏度取決于差壓計(jì)的靈敏度。由于目前差壓計(jì)的靈敏度不高，難易實(shí)現(xiàn)微壓測量，因此也使現(xiàn)行皮托管的靈敏度不高，很難實(shí)現(xiàn)低流速測量。
本實(shí)用新型的目的是要設(shè)計(jì)一種靈敏度高，可作低流速測量，結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單、安裝使用方便的新型流速測量裝置——應(yīng)變管流速傳感器。
本實(shí)用新型的基本點(diǎn)是采用本申請(qǐng)人申請(qǐng)的金屬絲電阻應(yīng)變管(申請(qǐng)?zhí)?7205889)或金屬膜電阻應(yīng)變管(申請(qǐng)?zhí)?7208928)為壓差敏感元件，把與流速成一定依賴關(guān)系的流體全壓和靜壓之壓差(Pt－Ps)。直接轉(zhuǎn)換成電阻應(yīng)變管的電阻變化。用導(dǎo)線把該電阻引向外部測量電路進(jìn)行處理、顯示等，方案的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說明如下用一條中部為實(shí)心圓柱體，前端部為半球體，前部和后部分別有孔道〔C〕和〔F〕，孔道〔C〕的管壁上有若干個(gè)小孔〔A〕，孔道〔F〕的管壁上有一個(gè)或幾個(gè)小孔〔E〕的管子為內(nèi)管〔1〕，用以感受流體全壓Pt。內(nèi)管上小孔〔A〕的左右一段管壁的外圓上加工有螺旋形槽道，此段長度與電阻應(yīng)變管〔3〕的薄壁管段長度相對(duì)應(yīng)。電阻應(yīng)變管〔3〕套裝在內(nèi)管的外面。應(yīng)變管的薄壁管段的中間橫截面處在內(nèi)管上小孔〔A〕的位置上。應(yīng)變管的前、后厚壁管段分別與內(nèi)管固定密封。外管〔2〕的前端與內(nèi)管的半球形頭部固定密封，外管后端與連接件〔4〕固定密封，外管的管壁上開有小孔〔B〕。連接件上的內(nèi)孔與內(nèi)管后部的外圓相配合。應(yīng)變管的電阻引出線經(jīng)內(nèi)管后部管壁上的小孔〔E〕穿入孔道〔F〕中引出，小孔〔E〕和孔道〔F〕用膠密封，固定引出線。這樣，由內(nèi)管〔1〕、外管〔2〕和連接件〔4〕所圍成的圓管形空腔中的壓力為流體靜壓Ps，它作用于應(yīng)變管〔3〕的外壁上；內(nèi)管的孔道〔C〕感受流體全壓Pt。該壓力經(jīng)所述的小孔〔A〕和螺旋形槽道作用于應(yīng)變管薄壁管段的內(nèi)壁上。應(yīng)變管電阻變化的大小反映著壓差(Pt－Ps)的大小，由此實(shí)現(xiàn)流速的測量。
彎形管接頭〔6〕、長管〔8〕按使用和安裝要求設(shè)計(jì)。〔7〕為引出電纜線，〔9〕為電纜插頭。
上述應(yīng)變管流速傳感器方案，也可用下述結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)在內(nèi)管〔1〕上制作出薄壁管段，并在其上纏繞金屬電阻絲或制作出金屬膜螺旋線。則內(nèi)管本身兼作為電阻應(yīng)變管。此時(shí)內(nèi)管孔道〔C〕的管壁上不開小孔〔A〕。內(nèi)管〔1〕上其余部分的結(jié)構(gòu)和形狀，外管〔2〕和連接件〔4〕等的結(jié)構(gòu)、形狀和裝配要求均與前述方案相同。
本實(shí)用新型的應(yīng)變管流速傳感器，與現(xiàn)有皮托管一樣都是采用壓差原理的流速敏感裝置，但兩者把感受的壓差轉(zhuǎn)換成電參數(shù)或電量的方式是不同的。為了測量全壓Pt和靜壓Ps，現(xiàn)有皮托管須用兩條導(dǎo)管把把待測流體介質(zhì)引出外部。在外部又須用電子差壓計(jì)來測量壓差，再確定流速；本實(shí)用新型是采用電阻應(yīng)變管把壓差的大小及其變化直接轉(zhuǎn)換成電阻的變化。只需用導(dǎo)線將應(yīng)變管電阻引出外部即可經(jīng)電路測量來確定流速。因此，應(yīng)變管流速傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝和使用較之皮托管大為簡化。由于結(jié)構(gòu)上的簡化，采用本實(shí)用新型很容易構(gòu)成用作多點(diǎn)，多方向流速測量的組合式流速傳感器；又由于電阻應(yīng)變管的靈敏度可以做得很高，易于實(shí)現(xiàn)微壓測量，這就使應(yīng)變管流速傳感器易于實(shí)現(xiàn)低流速測量。此外，成本也低?？傊?，本實(shí)用新型的應(yīng)變管流速傳感器較為理想地克服了現(xiàn)有皮托管的弱點(diǎn)和缺點(diǎn)，能較好地滿足工程測量、航空氣速測量和現(xiàn)代科學(xué)研究的需要。


圖1，本實(shí)用新型應(yīng)變管流速傳感器的結(jié)構(gòu)裝配圖。
圖中，主要零件是1、內(nèi)管；2、外管；3、電阻應(yīng)變變管；4、連接件。其中A、內(nèi)管前部孔道〔C〕管壁上的小孔；B，外管管壁上的小孔；C、內(nèi)管前部的孔道；D、內(nèi)管、外管和連接件所圍成的圓管形空腔；E、內(nèi)管后部孔道〔F〕管壁上的小孔；F、內(nèi)管后部的孔道。其余零件有5、密封墊圈；6、彎形管接頭；7、引出電纜；8、長管；9、電纜插頭。
圖示左方為“前”，右方為“后”。
圖2，圖1的H－H剖面圖。
圖中所示符號(hào)意義與圖1相同。
圖3，本實(shí)用新型應(yīng)變管流速傳感器。
圖中內(nèi)管〔1〕本身兼作為電阻應(yīng)變管?？椎馈睠〕的管壁上不開小孔〔A〕。
圖中其余符號(hào)與圖1中相應(yīng)符號(hào)的意義相同。
圖4，現(xiàn)行的皮托管結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中Pt為內(nèi)管孔道中的壓力(全壓)；Ps為內(nèi)、外管子所圍成的空腔中的壓力(靜壓)，A－A剖面也示于圖中。
實(shí)施例本實(shí)用新型應(yīng)變管流速傳感器的實(shí)施方法和步驟，用附圖說明如下全部零件〔1〕、〔2〕……〔9〕按要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工和準(zhǔn)備。內(nèi)管〔1〕和外管〔2〕距左端一定長度的位置上。分別開好若干個(gè)小孔(A)和〔B〕，其中電阻應(yīng)變管〔3〕應(yīng)按申請(qǐng)?zhí)?7205889或申請(qǐng)?zhí)?7208928進(jìn)行制作或外協(xié)作制造，裝配工作比較簡單，主要步驟為1、對(duì)零件〔1〕〔2〕〔3〕和〔4〕作清潔處理。
2、應(yīng)變管〔3〕與內(nèi)管〔1〕相配，應(yīng)變管前后兩側(cè)厚壁管段部分與內(nèi)管〔1〕用膠密封固定。
3、電阻應(yīng)變管的電阻引出線穿入內(nèi)管〔1〕后部管壁上的小孔〔E〕經(jīng)管道〔F〕引出，然后把小孔〔E〕和孔道〔F〕用膠密封，電阻引出線也即固定。
4、外管〔2〕與內(nèi)管〔1〕在前端部用螺紋固定并用膠水密封。
5、接上引出電纜〔7〕，把它從連接件〔4〕的內(nèi)孔中引出；內(nèi)管〔1〕后端部裝入連接件〔4〕的內(nèi)孔中；連接件〔4〕與外管〔2〕用螺紋固定并用膠密封。然后把在連接件〔4〕的內(nèi)孔中的一段電纜用膠填封固定。
6、將粘結(jié)膠進(jìn)行固化穩(wěn)定處理。這樣內(nèi)管〔1〕、外管〔2〕、應(yīng)變管〔3〕和連接件〔4〕就組裝成為一個(gè)獨(dú)立的部件。
7、將引出電纜線〔7〕穿入彎形連接管〔6〕和外部安裝用長管〔8〕；零件〔6〕和〔4〕，〔8〕和〔6〕均用螺紋固定。中間分別墊有密封橡皮墊圈〔5〕；安置好電纜插頭〔9〕。
外部安裝用長桿〔8〕和彎形連接管〔6〕的形狀和結(jié)構(gòu)可按不同使用要求具體設(shè)計(jì)。
對(duì)于采用應(yīng)變管直接制作在內(nèi)管〔1〕上的流速傳感器方案，如圖3所示，上述裝配工序中除第2步省去外，其余均相同。
由上述實(shí)施方法可見，采用應(yīng)變管流速傳感器?？煞奖愕貥?gòu)成多點(diǎn)或多向流速測量用的組合式流速傳感器，這只需改變彎形連接管〔6〕、長桿〔8〕的結(jié)構(gòu)，使之能把若干個(gè)這樣的流速傳感器連結(jié)組合在一起。
權(quán)利要求1.一種流速傳感器，本實(shí)用新型的特征是由內(nèi)管[1]、外管[2]、電阻應(yīng)變管[3]、連接件[4]和電阻引出線等組成，內(nèi)管中部為實(shí)心圓柱體，前部和后部分別有孔道[C]和[F]，孔道[C]的管壁上有若干個(gè)小孔[A]，電阻應(yīng)變管套裝在內(nèi)管的外面，應(yīng)變管的前后厚壁管段分別與內(nèi)管固定密封，外管的前端與內(nèi)管的半球形端部固定密封，外管后端與連接件固定密封，外管管壁上開有小孔[B]，連接件左端的內(nèi)孔與內(nèi)管后部的外圓相配合，應(yīng)變管的電阻引出線經(jīng)內(nèi)管后部管壁上的小孔[E]穿入孔道[F]中引出，小孔[E]和孔道[F]用膠密封，固定引出線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是內(nèi)管〔1〕上小孔〔A〕的左右一段管壁的外圓上加工有螺旋形槽道，此段長度與電阻應(yīng)變管〔3〕的薄壁管段長度相對(duì)應(yīng)，小孔〔A〕位于應(yīng)變管薄壁管段的中間截面處。
3.一種流速傳感器，其特征是由內(nèi)管〔1〕、外管〔2〕、連接件〔4〕和電阻引出線等組成，在內(nèi)管上有薄壁管段，其上有金屬電阻絲或金屬膜構(gòu)成電阻應(yīng)變管段。
專利摘要一種新型的流速傳感器，采用電阻應(yīng)變管為差壓敏感元件。把反映流體速度的全壓和靜壓之壓差的變化轉(zhuǎn)換成電阻參數(shù)的變化。該電阻變化可直接經(jīng)電路進(jìn)行處理，以顯示流速或控制等。與常見流速測量用皮托管相比，它用不到把待測流體的介質(zhì)分別用管道引出外部再用差壓計(jì)進(jìn)行壓差測量。因此，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工制造，安裝使用方便。用它可構(gòu)成多點(diǎn)或多方向流速測量的組合式流速傳感器。此外，靈敏度高。易于實(shí)現(xiàn)低流速測量。
文檔編號(hào)G01P5/08GK2034280SQ88203088
公開日1989年3月15日 申請(qǐng)日期1988年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月1日
發(fā)明者凌保明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)