带异形管的涡流流量计制造技术

一种涡流流量计（１），包括流体在其中流动，最大内径为Ｄ的一管，该管的内部纵断面从上游端到下游端包括：一使管的内径逐渐减小到Ｄ１而其内壁与流体流向所成角度连续变化的第一管部；其中设置有至少一个用来产生振荡涡流的障碍件的内径Ｄ１恒定的第二管部；使该管的内径回复到其原来值Ｄ并在第二管部的下游端处分离流体边界层的第三管部，该涡流流量计还包括用于检测涡流的振荡信号并从中导出流体流量的装置。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涡流流量计，它有至少一个可产生振荡涡流并在低雷诺数下产生大致不变的Strouhal数的障碍件。涡流流量计或流量计是公知的，它通常包括一管子，流量和/或流速待测的流体即在此管子中流动，一障碍件置于该管子内的流体中，从而当流体碰到所述障碍件时就会产生涡流，该涡流振荡地离开该障碍件。这种流量计还包括根据这些振荡确定流量的装置。这些装置通常位于该障碍件上。这种流量计测量流量的原理是涡流的振荡频率与管子中的流体流速大致成正比，而上述装置可检测一与所述涡流的振荡对应的信号。该信号比方说可以是一压差。涡流流量计的目的是精确、可靠地测量管子内流动的流体在较宽的雷诺数范围内的流速或流量。为此，Strouhal数(振荡频率和障碍件直径的乘积与流体流速之比)必须不随雷诺数(流体流速和管子直径的乘积与流体的动力粘性系数之比)的变化而变化。根据本领域的新近研究，设计出了障碍件的形状和尺寸最佳、从而在比方说约为260000的高雷诺数下也即紊流很强时可进行完全令人满意的测量的涡流流量计。另一方面，在比方说大约为30000的低雷诺数下，流体逐渐变成层流而改变了涡流的性质。因此这类流量计的标准曲线在低雷诺数下呈非线性特性。专利GB-A-2142725叙述了一种涡流流量计，它包括一文丘里管、一置于所述文丘里管入口处用来产生振荡涡流的障碍件和检测所述障碍件下游出现的涡流的装置。该流量计把该文丘里管入口处的雷诺数提高了30％，但该文丘里管的发散部的发散角度较小，不到8°，从而流体的边界层不从发散部的壁部分离而形成环流，从而压头损耗增大。从上述专利所述各管部直径来看，显然不希望增大压头损耗。由于该管子的构型，管的发散部的流体压力逐渐变化，从障碍件分离的涡流的形状发生变化，从而改变了Strouhal数。专利GB-A-2142725所述流量计很长，因此无法应用于要求流量计须紧凑的场合，这也是一个缺点。本专利技术的目的是减小这些缺点，为此提出了一种紧凑的涡流流量计，Strouhal数在流体的低雷诺数和高雷诺数下都大致保持不变，从而提高了所述流量计在变动范围很大的雷诺数下的性能。本专利技术涉及一种涡流流量计，包括一供流体在其中流动的最大内径为D的管；置于流体中，在流体中产生振荡涡流的至少一个障碍件，所述障碍件呈细长形，其与流体流向垂直的纵向尺寸为D1，横向尺寸为d。检测所述涡流的振荡信号并从中导出流量的装置，该流量计的特征在于，所述管的内部纵断面从上游端到下游端包括使所述管的内径逐渐减小到D1的第一管部，该第一管部的内壁与流体流向所成角度连续变化，所述角度在该管中的所述管部的直径分别为D和D1的部位均为零；其中放置障碍件的直径D1恒定的第二管部；内径回复到其原有值D并使流体的边界层在所述第二管部的下游端处分离的第三管部。申请人意外发现，在所述第二管部的下游端处急剧分离流体的边界层可在该下游端产生一压力升，这一局部压力升的作用是把离开该障碍件的涡流限制在第二管部中从而使其大小保持不变。为产生该压力升，极重要的一点是使边界层正好在第二管部的下游端处分离。对于低雷诺数的流体，涡流振荡频率与流体流速成正比，从而Strouhal数大致保持不变。从而流量计的线性特性在低雷诺数下大为提高。按照本专利技术的一个特征，第三管部在与第二管部的下端重合的上游端处有一尖棱；而在所述尖棱下游，其内壁与流体流向相交成9°-20°的一恒定角。该角度最好为10°-15°。按照本专利技术另一特征，第三管部在其与第二管部的下游端重合的上游端有一凸缘，该凸缘的外径为D1、内径D2小于D1，它有一内棱用作尖棱。按照本专利技术另一特征，该凸缘的纵向尺寸(D1－D2)/2为第二管部直径D1的2％-5％。按照本专利技术另一特征，在通过该管的对称轴线的平面中，该凸缘的横截面呈大小不变的三角形，该三角形的顶角构成所述凸缘的内棱。第一管部最好没有尖棱，从而防止流体的边界层在进入该收缩部时分离而产生扰动并从而干扰涡流的振荡。各种形状的内部纵断面的第一管部试用后效果良好。例如，第一管部的内壁与通过该管对称轴线的平面的相交廓线从上游到上游可为两相接的圆弧，该两圆弧的凸起方向相反而背对，与两圆弧对应的圆的半径r和R满足方程r＝(a2＋b2)/2b(μ＋1)其中a=b[2(R+r)-b]]]>b＝(D－D1)/2μ＝R/r第一管部的内壁与通过该管对称轴线的平面相交廓线也可以是正弦曲线的一部分。按照本专利技术其它特征第二管部的直径D1为直径D的60％-90％；该直径D1最好为直径D的70％-80％；该障碍件与第一管部相距0.5D1-D1；第二管部的长度为直径D1的1.5-3倍；比值d/D1为0.15-0.30；检测涡流振荡信号从而导出流体流量的装置安装在障碍件上；该障碍件包括互相平行而与流体流向垂直的一上游面和一下游面以及两对称侧面而使所述障碍件的横截面呈梯形，所述梯形的底边在上游一侧；检测涡流振荡信号而从中导出流体流量的装置包括障碍件中靠近该障碍件两侧面对称而置的两平行主通道以及若干均匀分布而使所述主通道垂直通向所述两侧面的副通道；以及一与这两个主通道和一电子电路连接的传感器，该电路可从检测到的信号中导出流体流量；检测涡流振荡信号而从中导出流体流量的装置包括一在第二管部中置于该障碍件下游流体中的板，所述板的纵向尺寸h与流体流流向垂直，它的与流体流向平行的两较大侧面和较小的上游面和下游面界定一长方形横截面；所述板中靠近所述上游面的两互相平行的纵向主通道，所述两通道分别由若干均匀分布的垂直副通道只通到所述两侧面之一；以及与两主通道和一电子电路连接的传感器，该电路从检测到的信号中导出流体流量；该板的上游面的横向尺寸为障碍件的横向尺寸d的0.1-0.4倍；该板的上游面和该障碍件的上游面相距3d-7d；主通道的直径稍小于该板上游面的横向尺寸，所述两主通道在流体流向上相互错开。其它特征和优点可从下述结合附图对非限制性实施例的说明中看出，附图中附图说明图1为本专利技术涡流式气体流量计在一通过该管对称轴线的平面中的剖面图；图2为图1所示涡流式气体流量计在一通过该管的对称轴线但与图1平面垂直的平面中的剖面图；图3a-3c为本专利技术流量计第一管部的内壁的各实施例在一通过该管对称轴线的平面中的局部剖面图；图3d为图3a-3c所示第一管壁的另一实施例；图4为为图1和2所示涡流式气体流量计的障碍件的立体示意图；图5为本专利技术涡流式气体流量计另一实施例在一通过该管对称轴线的平面中的剖面图；图6为图5所示流量计在一与图5平面垂直的平面中的剖面图；图7为图5和6所示涡流式气体流量计的板14的立体示意图；图8为本专利技术涡流式气体流量计第三管部的另一实施例在一与该管对称轴线垂直的平面中的示意图；图9为图8所示第三管部在一通过该管对称轴线的平面中的局部剖面图；图10分别示出本专利技术涡流式气体流量计的标准曲线(A)和现有技术的涡流式气体流量计的标准曲线(B)；图11为一从检测到的压差中确定气体流量的简化电子电路图；图12为图11电路中使用的一峰值检波器；图13表示图12的峰值检波器对一峰值进行峰值检波；图14分别例示出图12峰值检波器的输入和输出信号；如图1、2、5和6所示，本专利技术涡流流量计为一适用于测量低雷诺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡流流量计（１），包括：一最大内径为Ｄ，供流体在其中流动的管（２）；至少一个置于流体之中、用来在流体中产生振荡涡流的障碍件（８），所述障碍件（８）呈细长形，与流体流向垂直的纵向尺寸为Ｄ１，横向尺寸为ｄ；检测涡流的振荡信号并从中导出流体流量的装置（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１４，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２００－２２１），该流量计的特征在于，所述管（２）的内部纵断面从上游端到下游端包括：所述管的内径逐渐减小到Ｄ１的第一管部（４），其内壁（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）与流体流向所成的角度连续变化，所述角度在该管中的所述第一管部（４）的内径等于Ｄ和Ｄ１的部位等于零；直径Ｄ１恒定的第二管部（８），该障碍件即位于该管部中；使管（２）的内径回复到其原来值Ｄ并使流体的边界层在所述第二管部（６）的下游端（６ａ）分离的第三管部（２０）。２、按权利要求１所述的涡流流量计，其特征在于，第三管部（２０）在与第二管部（６）的下游端（６ａ）重合的上游端有一尖棱（２０ａ），而在所述尖棱（２０ａ）的下游有一与流体流向相交成９°－２０°的恒定角α的内壁（２０ｂ）。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：巴巴拉吉林斯卡，索德吉奇考特，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格工业公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]