旋涡流量计传感器制造技术

本＊［４］发明专利技术是一个包括具有高度共模抑制的差压传敏器的旋涡流量计，它不需要膜片。在涡流产生体的一端具有较深加工的凹入部分，该部分把由旋涡所造成的差压集中起来并且传送给装在流体管道外边的传感器，使之产生应变，在公开的一些实施方案中采用了压电元件和反射光纤作为传感器，上述的装置能把传感器机械地夹住并且能很容易地移开并不需要关闭波流，按＊［－４］传感器的需要对旋涡的形状进行了优化以加强所形成的旋涡和改善流量计的线性和重复性。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及旋涡流量计领域，确切地说，涉及一种差压传感器的设计方案，这种传感器与旋涡流量计一起使用，无需填充进流体，而对该旋涡传感元件采取机械性的卡持。产生涡流的这种现象当一种流体(气体或液体)流过一种非流线体(非流线型)时在某个雷诺数范围内发生。在两维流动过程中，在阻流体相对的两侧产生的旋涡相互相对旋转，形成一种规则的几何图形称为卡尔曼涡道。此几何图形的对流速度仅与直接相临近的流速有关。这就是说，不管流体特性如何，这种旋涡产生频率与流速成正比。检测每一个单位时间内产生的旋涡数目而不是其强度是人们关注的主要测量特性。由两个产生于非流线体两侧的剪切层相互作用而起到的作用是解释旋涡交替产生现象的核心。J.H.吉拉尔德(1966)在《流体机制》杂志25，401-413期中对此作过解释。一种旋涡螺旋形由于该剪切层的不稳定性而在非流线体或柱体的尾流两侧形成。该旋涡螺旋形持续增长(见图4例)直至足以吸引对面的剪切层越过邻近的尾流。由对面接受过来的旋涡开始消减该螺旋形从相近剪切层吸引旋涡的能力。这使得该增长中的旋涡分离，向下游移动。来自另一侧并被吸入该螺旋形一侧的该弯曲的剪切层然后开始在柱体另一侧进入其自己的螺旋形内。在两股剪切层之间的柱体对于产生这种交替机制是相当重要的。这一事实使得该柱体背面的形状及长度所起到的关键作用显得举足轻重。旋涡的产生在于该柱体两侧交替压力的抑制。人们对于检测这种交替频率提出不少不同的技术。在热传感器中，曾采用压力抑制的、或者被吸引过来以维持压力平衡的流体的制冷效果。热传感器依靠其设置在流体中的一个被加热的元件。这就产生了一个潜在的危害。其信号往往有噪声并需要有复杂的电子配置设备。其传感元件很脆弱，并须经老化处理。热传感器的主要优点是其高灵敏度和良好的时间响应。在另一技术中，往复元件(如圆片、球等)设置在一个与柱体两侧相联的空穴内，由于压力不平衡产生涡流所引起的流动，此往复元件产生移动。另外，设有几个邻近传感器以检测往复元件的移动。与热传感器相比，此技术相对来说电子设备简单。然而，这些技术要有通道与其开口，这些开口恐怕会被阻塞或堆积碎片。设置一种可移动的机械元件限制了传感器的时间响应及其疲劳周期。另外通道是一个有漏泄的通道，这也影响了旋涡的产生过程，按照吉拉尔德的(见上)解释了旋涡交替产生的模式，这一漏泄效果加速了差压的平衡，即它增加了该仪器的K系数(流过该仪器的流体每一总量的脉冲数)。这种漏泄效果有赖于流体的特性。在振荡盘中，热冲击还能导致严重的扭曲，损坏圆盘。为淘汰这种采用往复元件的漏泄通道或通口，人们提出另几个建议，采用膜片封住没有往复元件的空穴。除用邻近传感器外，封闭式往复元件可使用更广泛的范围内的应力传感器。薄形膜片易于受到热力和压力冲击。往往还采用一种充满油的空穴来支撑膜片，而不对该传感器的时间响应带来严重影响。但热膨胀和相变条件限制了充满油的空穴的应用范围。在空穴被填入油或空气的情况下，被损坏的膜能引起流体流体泄放到外部环境中。几乎毫无例外地，如美国专利4475405号所示，更换传感器都须对流动线进行减压。最近，美国专利4625564号建议采用在通道中采用流体翅。该翅的偏转激活了应力传感器。其它建议描述了各种测量柱体侧边区域的累积压力抑制的技术。这导致了交替提举和拉拖力的产生。该柱体的转动既把一种弯曲力又把一种扭矩力从一种剪切中分离出来。沿柱体积累的应力增加了设计的复杂性，因为柱体四周任何地方的噪声都要求予以去除。美国专利4437350号采用压电元件检测由于带有支点的柱体的微弯曲而产生的微应力。该压电元件嵌入在(如胶入在)柱体本身。如果压力元件失灵，整个柱体需全部更换。更换柱体须停止流体流动。其元件的卡持不是机械性的。这使得其结构更昂贵，而且如果粘胶软化(通常在高温条件下)更易于损失信号。美国专利4899012号描述了一种设在旋涡产生器下游的，并与其相平行的旋涡感应元件。这个元件有一个细长的中间部位以检测该旋涡元件下游的举动。还有各种不同的尾部支撑结构用以抑制噪声，放大旋涡产生效果。按照另外一种方式，人们采用交替的拉拖力将一微小扭力施加到一个初级产生器下游的扭矩管上。这种应力通过一个连接器送到流动体外部的压电传感器元件上。还有其它各种已知技术可予以检测产生器下游的旋涡，如采用超声传感器等。现需要一种价廉、简单、与旋涡流量计一起使用的压差传感器的设计方案。当场测量比起累积测量噪声会更小，因而较为合适。机械性卡持传感器的设计比焊接或胶粘卡持传感器的方案更简单和实用。设置时无需将流动线管减压的非焊接传感器具有明显优点。将先有技术中的漏泄和开口通道除掉不仅可以避免在这些通道中堆积碎片杂物，而且会提供不依赖于流体特性的更好的线性输出。旋涡测量计传感器的另一重要特性是抑制共模噪声的，即非流线体或柱体产生的交替旋涡以外的地方产生的振动的能力。本专利技术包括一旋涡流量计，该涡流量计包括一个限定流体从其中流过的管道;一个旋涡产生体，该产生体有一部分设在管道内以便从流经管道内的流体中产生旋涡;该产生体包括一个凹入部分，该部分受流体产生的旋涡的冲击;该产生体还包括一个空穴部分，这一部分在其产生体的一端，并且在管道之外，它的一面壁受到产生体凹入部分中旋涡冲击的交替挠曲，以及感受空穴壁挠曲度的、安装该壁邻近的装置;空穴壁的挠曲引起该感受装置输出，这一输出代表了(产生体产生的)旋涡冲击引起的空穴壁交替挠曲的幅度。本专利技术的这些和其它特点将从下面本专利技术的较佳实施方案的详细说明中及其附图中得到更清楚的理解，其附图中附图说明图1是按照本专利技术的第一个方案的旋涡流量计和差别传感器剖开立体图;图2是图1中沿2-2线剖开的流量计和传感器的侧视剖面图;图3是图1中沿3-3线剖开的流量计和传感器的侧示剖面图;图4a和图4b是产生体两种不同形状的顶视剖面平面图，其产生体是用于图1中流量计中的产生体;图5与图2相似，但表示了一种采用光纤传感器的传感器结构构;图6系统地表示了类似于图5的光纤传感器的结构;图7系统地表示了类似于图5的光纤传感器的另一种结构，以及图8表示了一种类型的电路，可用于图2，3，5，6或7所示的传感器，以提供流速测量，图8a表示了传感器的输出信号，图8b表示了该电路的输出信号。参见图1，2和3，旋涡流量计1根据本专利技术第一实施方案包括管道3，管道3有一个中心孔5，通过中心孔5流体7按照箭头A所示方向流过。一排整流叶9装在管道3的进口处11，该整流叶在同案未决申请，序号129，122(申请人案号1483101)中有详细说明。旋涡产生体13或叫柱体13有一大致为T形的侧面(从上面看下来)见图4a和4b)它的长轴与通过管道3的流体流向A相垂直。柱体13的形状由图4a和b所示，它有两种旋涡产生体形状，能够用来适当地从柱体13四周的流体7中产生旋涡。T形柱体13的头部15实际上与管道3中流体流动方向A相垂直。柱体13的头部15因而显出一种钝的、或说是非线性的表面，这样可以一种常见的方式在柱体的下游产生旋涡。柱体13的右上部以实际上为直角的角度沿柱体的长度形成肋条形、与头部15相接。右上部17因此，与流经管道中的流动方向A相平行，但在头部的下游。右上部17还包括一对圆形凹入处9a和9b在肋条形相对两侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个旋涡流量计，其特征为：一个含有流动流体的管道；一个有一部分放入管道内使流过的流体产生旋涡的旋涡产生体；该旋涡产生体包括一个凹入部分，该部分是为了承受流过该旋涡产生体所产生的旋涡的冲击的；该旋涡产生体还包括一个位于一端的空 穴部分并且处于管道之外，这个具有外壁的空穴受到由旋涡冲击在旋涡产生体的凹入部分而产生的交替挠曲，和；安装在与空穴外壁相邻的感受挠曲的装置；空穴壁的挠曲造成感受装置的输出，该输出表示由旋涡产生体所产生的旋涡的冲击所造成的空穴壁交替挠曲 的幅度差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：默罕默德哈雷发，约翰曼韦尔，
申请(专利权)人：施鲁博格工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]