摆梁式涡流传感器制造技术

一种用于涡流流量计上的涡流传感器，具有一个单独的平行于流动方向的感测片，对与其相连的涡流脱落棒的涡流脱落产生的压差作出响应。一根梁与其连，并将由压差造成的感测片的挠曲运动传递到流动通道外部的传感器。传感器输出一信号，指示出由于梁的绕轴运动所引起的梁的运动。梁最好是相对于一个刚性密封隔离片作绕轴运动。梁的一端位于隔离片的外面。感测片可抑制静压变化所造成的误差。（*该技术在2008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，更具体说，是涉及一种装有一个摆梁的涡流流量计用的传感器。所述摆梁由于随着涡流在一感测片上所产生压差的涡流而作绕轴运动或摆动，提供一个有关流动的输出。目前已有多种压差敏感型涡流流量计问世。其工作原理是一个置于流动流体中的非流线体或棒，在该非流线体背面将交替出现涡流，引起棒后流体压强的改变。对于具有一定外形特征的单根棒的流场，已知其涡流脱落频率与流速成正比。现已出现使用产生涡流脱落的非流线体的双片式压差型传感器，如美国专利N.4475405所示。膜片的相继挠曲将带动感测梁的弯曲。已发现双片型传感器对于管路静压的起伏相当敏感，除非膜片严格匹配，并在静压干扰下保持匹配。这实际上是受到限制的。已使用的中间通有流体的双片系统，在高温条件下使用还有问题。使用单片至今尚不实际，因为使用单片型传感器要求将其暴露在待测流体中，而大多数工业上用的工作流体会损坏传感器。传感器抑制静压变化能力的度量方法之一是所谓共膜抑制比，它被定义为传感器每单位压差的输出与每单位共膜(静)压强之比。该比值应当相当大，最好大于2000。本专利技术涉及一种涡流流量计用的传感器，它有一个置于流动流体中的非流线体或棒，以使在其背面形成涡流;特别是涉及这样一种传感器，它具有一个置于棒后流场中的单片压差传感器，以感受由于涡流从棒上脱落而在其背面所产生的压强变化。该单独的感测片装在一感测梁上，其安装方式使得该感测梁能在一安装物件上象枢轴杆那样作绕轴运动。此安装构件是该流量计的密封壁。当感测梁绕轴运动时，在一腔室内部的一个表面将挠曲。该表面是此梁的一个隔离的作动器部分。由于在单独的感测片上压差的作用，感测片作横向运动，从而使感测梁作绕轴运动，这时在其作用下，此作动器部分就出现边一边运动。以一适当的方式对流场外部的传动部分进行感测，因而，在一参考位置的各个相对方位上该梁所作绕曲运动的频率即表示出流场中的流速。本专利技术的传感器特别适用于感测很宽的流速范围，并且在仅能提供很低压差的低流速的检测中十分有用。该传感器的构成使其具有很高的共膜抑制比，亦即它对静压的变化相当不敏感，然而却很容易感测低涡流产生的压差。精细的敏感部件和电连接件都与工作流体隔开，同时还可在不切断工作管路的情况下对这些敏感部件进行校准、更换以及其他工作。最好使用压电敏感元件作为表面受到流体流动场中摆梁作用的敏感部件，虽然也可用其他方法或敏感元件来测量摆动或绕轴运动感测梁的运动或产生的力。这些敏感元件可包括应变计、光传感器、磁场传感器、或电容传感器。压电装置最为简单，无需能源供应，并有检测微小运动的能力，以及可在高温条件下工作。该传感器可进行加速度补偿，并且对于高温条件下工作只需使用几种高温材料。因为敏感材料不直接接触待测流体。安装传感器进行屏蔽相当简单，从而避免产生电噪声问题。该传感器能在不切断管路的情况下进行更换或修理，因为它未被“弄湿”，并且不必因为修理而需弄开受压管路密封层。所用部件的数目较少，膜片和其他运动组件可在低应力下工作，因而寿命长，可靠性高。此外，单个膜片能在大动压范围工作，因而能感测很宽的流动范围。由于该传感器能做成一整体，为无焊接件，因而可减少腐蚀和受应力问题。附图说明图1是具有本专利技术传感器的涡流流量计的前视图，它是沿图2的1-1线整体剖视并且顺流透视而绘制的，显示出断面上的部件和剖视后看见的部件;图2是沿图1的2-2线剖视而成的本专利技术传感器的剖视图;图3是图2中相同管路主要部分的放大图，显示出本专利技术传感器的细节部分;图4是沿图3的4-4线剖视的剖视图;图5是沿图3的5-5线剖视的剖视图;图6是沿图3的6-6线剖视的剖视图;图7是沿图3的7-7线剖视的剖视图;图8是本专利技术传感器一种改型的俯视断面图，显示出一种不同类型的安装方式;图9是本专利技术又一改型的俯视断面图，显示出为减少对加速度敏感性的一种安排;图10是取自图9中10-10线的用于将摆梁的运动传递到传感器上的运动耦合件的侧视图;以及图11是取自图9中11-11线的传感器的视图。一种可提供一输出、用以指示流体流动的涡流脱落型流量计，以标号10代表其整体。流量计10装在一管筒11中，该管筒构成流动导管的一部分，并与管路即管12连接。管路中有工作流体流动，其容积是被测量。流体流过管的中心通道13。管筒11具有一个匹配或稍小尺寸的流动通道14，并且通过使用密封垫15在相对端以通常方式与管12相连接。管12上有一法兰盘16，用适当的紧固件，例如图1中标号17所表示的一组螺栓，可使管筒11夹紧在一定位置。一凹室20构成流量计10的一部分，用以安装产生涡流的非流线体或棒。非流线体或棒其整体以标号19代表，它横向穿过整个导管开口14。如图4中所能看到的，它包括头部21，头部21有一个朝前的、通常为平的或陡削的表面22，表面22一般垂直于如图1中箭头所表示的流动方向。涡流脱落棒还包括一个中心腹板或体部24以及尾部25。该物体设计成可提供一系列稳定的并与流动相关的、以线条26表示的涡流。涡流交替地从棒19头部21的后缘或边缘脱落。众所周知，所产生的涡流以一定频率从头部21的对边交替转换，其频率是穿过棒19的流体流动速度的函数。这些涡流穿过腹板或中心体部向下流动。当涡流转换时，中心腹板或体部24的相对边上的压强出现高低交替变化，由于涡流通过，从而在中心体部的相对边上产生压差。凹室20的对面端装有支撑塞30，用于支承体件19。体件19包括流动管道或管筒11里的部件21，24和25。用合适的紧固件31将塞子30安装在其位置上。凹室20还具有一头部32，位于支撑塞30对面的管筒11上，以便使凹室能非常稳固地支承在通道14(即流动流场)中。用适当的密封件32A、30A将凹室和管筒密封。另外，也可用焊接来代替密封件30A、32A。与头部32相邻的中心腹板或体部24的上部34被做成薄的感测片35，其前缘与棒19的头部21构成一体，其周边与体部构成一体。感测片35实际上比中心腹板部件24的主体部分要薄。当流体通过头部21而引起涡流脱落时，整个这一流动通道就受到一个振荡的压差作用，因而感测片35就受到影响。由于涡流26(图4)交替地从非流线体19上脱落而产生的压差作用在感测片35上，从而使感测片35的边缘趋向如图5上双箭头27所示的挠曲。一个可摆动或绕轴运动的感测梁36与挠曲感测片35的中心部分连成一体，由图3、4和5或许能更好地看清楚。可看出，感测梁36有一伸长的纵轴38，它垂直于流体流动方向，平行于感测片35所在平面。感测片35的前部和后部为35A和35B，它们将感测梁36连接到棒体的头部21和尾部25，感测梁36的下端并且与中心腹板部件24相连。感测梁36包括第一“湿”梁部件36A，它位于导管流通通道14内部，因而同工作流体接触。感测梁36还包括一隔离梁部件36B，它位于隔离片40的反面，使其与感测片分开。感测片35的边缘与隔离片40构成一体，而感测梁36在凹室20内与隔离片40也构成一体。凹室20的头部32有一个腔室42，它位于隔离片40的反面，与管筒流通通道14隔开。因此，由于有隔离片40，腔室42就同导管中流动的流体隔离。腔室42有许多部件，但是隔离梁部件36B也是处于此隔离腔室42中的，与其壁面有一定间隙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，给出一输出信号，用以指示流体的流动，包括：一个凹室，包括一个体件，用以在流体中引起作为流动函数的涡流，凹室内部有一个隔离腔室；一个感测片，构成于体件中，并同流体接触，以产生挠曲运动，对由体件所形成的涡流作出响应；一根梁 ，与感测片连接，并延伸到位于隔离腔室中的隔离梁表面，以便将感测片的挠曲运动耦合到隔离梁表面；感测部件，与隔离梁表面相连，用以感测其挠曲，并给出一输出信号，用以指示流体的流动；以及一个隔离片，构成于凹室中，并同所述梁密封连接，用以把隔 离腔室和流体隔开，从而使感测部件不接触流体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洛厄尔A克埃恩，加里P科普恩，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]