一种复合涡街流量计制造技术

本发明专利技术提供一种复合涡街流量计，涉及流体测量技术领域。该复合涡街流量计，包括流量计主体单元、控制单元和显示单元，流量计主体单元包括管体、涡街发生体及检测组件，涡街发生体安装于管体内，涡街发生体设有检测通道。检测组件包含检测热飞行时间和量热传感元件，检测热飞行时间和量热传感元件位于检测通道内；其中，检测热飞行时间和量热传感元件为硅基传感器，且与控制单元连接。该复合涡街流量计能够对管体内产生涡街状态以及未产生涡街状态的流体进行体积流量、质量流量及密度的检测，从而达到扩展测量动态范围的目的，同时能够测量不同状态的流体。量不同状态的流体。量不同状态的流体。

【技术实现步骤摘要】
一种复合涡街流量计


[0001]本专利技术涉及流体测量
，具体而言，涉及一种复合涡街流量计。

技术介绍

[0002]涡街流量计具有检测精度高、结构简单、无可动机械零件、可靠性高、维护量小等特点，广泛应用于工业过程液体和气体的流量测量。目前的涡街流量计量程较小在雷诺数低于涡街发生时的无法测量，从而限制了测量的动态范围；标准涡街发生体的尺寸也导致涡街流量计具有较大的压力损耗。此外，涡街流量计为纯体积计量，无法测量流体的质量流量，特别是流体的密度。由此，在目前实际的应用中，如蒸汽计量中存在较大的偏差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的包括提供一种复合涡街流量计，以解决现有涡街流量计的测量动态范围较小、压力损失较大、无法测量流体的质量流量，特别是流体的密度的技术问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种复合涡街流量计，包括流量计主体单元、控制单元和显示单元，所述流量计主体单元包括管体、涡街发生体和检测组件，所述涡街发生体安装于所述管体内，所述涡街发生体设有检测通道，所述检测组件安装于所述管体，且所述检测组件的检测热飞行时间和量热传感元件位于所述检测通道内，其中，所述检测热飞行时间和量热传感元件由硅基体的检测面上依次间隔排布的第一温度传感器、微热源传感器、第二温度传感器及环境温度传感器组成；
[0005]所述热飞行时间和量热传感元件沉积于所述硅基体的隔热腔上方的薄膜上；
[0006]所述热飞行时间和量热传感元件及所述显示单元均与所述控制单元连接。
[0007]可选地，所述检测通道呈直线型或文丘里流道，且所述检测通道的长度方向与水平面呈角度设置。
[0008]可选地，所述检测通道的第一端口高于所述检测通道的第二端口，沿所述管体内流体的流动方向，所述检测通道自第一端口至第二端口向流体的下游方向倾斜。
[0009]可选地，所述检测通道的长度方向与所述流体的流动方向的角度为60
°
～120
°
。
[0010]可选地，所述涡街发生体为梯形，且所述涡街发生体的高度为所述管体管内径的0.18～0.22倍。
[0011]可选地，所述检测热飞行时间和量热传感元件设于所述检测通道的侧壁。
[0012]可选地，所述复合涡街流量计能够测量的动态范围为100:1～300:1。
[0013]可选地，所述管体的流体入口端设有流场直流器和流场整流器。
[0014]可选地，所述复合涡街流量计还包括表头和连接组件，所述连接组件连接于所述管体与所述表头之间，所述表头内设有安装腔，所述控制单元容置于所述安装腔内；所述显示单元包括显示器，所述显示器安装于所述安装腔的端口。
[0015]可选地，所述检测组件与所述控制单元之间通过信号连接件连接，且所述信号连接件由高温绝热材料制成。
[0016]可选地，所述连接组件包括隔热套，所述隔热套连接于所述管体与所述表头之间，且将所述信号连接件及所述检测组件伸出所述管体的部分罩设于其内。
[0017]本专利技术提供的复合涡街流量计，当复合涡街流量计的管体连接于具有流体流动的相当管径的管路中，流体流经涡街发生体，检测通道的两端存在压力差，当流体的雷诺数较大，流体流经涡街发生体产生涡街时，该涡流在压力差作用下流经检测通道。由于流体为脉动流，脉动流流经检测热飞行时间和量热传感元件的过程中，检测热飞行时间和量热传感元件的第一温度传感器和第二温度传感能够检测到脉动流带来传感元件上的温度场的时间和幅度的最大和最小值，并将相应的信号传递至控制单元，控制单元相应计算出单位时间内脉动的个数或涡街数，并通过在制造时与标准器的流量值的对比，与管体内流体的体积流量直接关联，从而得到流体的第一组体积流量。与此同时，脉动流流经检测热飞行时间和量热传感元件的过程中，通过测量热量在固定距离的传感器间的传递时间，获得第二组体积流量；微热源传感器通过对检测通道内流体热传导的幅度变化量，与流经管体的流体的质量流量相关联，从而得到流体的质量流量，控制单元对两组体积流量的数值进行比较，并通过质量流量的数值，以及环境温度传感器测得的环境温度的数值，实现对流体压力的计算。由于所述检测热飞行时间和量热传感元件具有优良的隔热结构，其快速的响应时间同时可测量两个涡流或脉动流间的流体静态特性。此时微热源传感器本身可测量热导的数值，而此时温度传感器接收到的微热源传感器上的调制波的信号则是对流体的扩散系数的直接测量，通过热导和热容的数值，则可测到该流体的密度。
[0018]在流体的雷诺数较小的情形下，管体内无涡街产生。但本专利技术所述流道的设计，检测通道两侧的流体仍存在压力差，从而相应流速的流体仍能流经检测通道，相应依次流经检测热飞行时间和量热传感元件上的第一温度传感器、微热源传感器、第二温度传感器及环境温度传感器。检测热飞行时间和量热传感元件所测量的流体所产生的温度场变化信号传递至控制单元，控制单元内存储有经过标准器校验后的温度差与质量流量相关的对应关系，从而获取对应的质量流量，而对不同温度传感器间温度场变化的时间函数的测量数据与已知传感器间的精准距离可获得流体的体积流量。从而这一方式可同时测得待检测流体的体积流量和质量流量。
[0019]上述测得的体积流量、质量流量、密度、涡街频率、压力和累计流量等数值均可以通过显示单元显示，用户可以根据显示单元的显示内容直观地获得上述信息。
[0020]本申请的复合涡街流量计能够对流经流量计主体单元的涡街流体以及未产生涡街状态的流体进行体积流量以及质量流量的检测，从而达到超低流量测量和扩展测量动态范围的目的。所测得的质量流量和流体的密度、温度及由此计算的流体压力进一步扩展了传统涡街流量的测量能力。对于特别是蒸汽等变密度的流体，可极大地提高流量计的测量精度。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术提供的复合涡街流量计的第一示意图；
[0023]图2为本专利技术提供的复合涡街流量计的第二示意图
[0024]图3为图2中复合涡街流量计的爆炸图；
[0025]图4为本专利技术提供的复合涡街流量计中检测热飞行时间和量热传感元件的示意图；
[0026]图5为本专利技术提供的复合涡街流量计中涡街发生体的示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]10
‑
流量计主体单元；100
‑
管体；110
‑
流场直流器；120
‑
流场整流器；200
‑
涡街发生体；210
‑
检测通道；211
‑
第一端口；212
‑
第二端口；300
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合涡街流量计，其特征在于，包括流量计主体单元(10)、控制单元(700)和显示单元，所述流量计主体单元(10)包括管体(100)、涡街发生体(200)和检测组件(300)，所述涡街发生体(200)安装于所述管体(100)内，所述涡街发生体(200)设有检测通道(210)，所述检测组件(300)安装于所述管体(100)，且所述检测组件(300)的检测热飞行时间和量热传感元件(310)位于所述检测通道(210)内，其中，所述检测热飞行时间和量热传感元件(310)由硅基体(311)的检测面上依次间隔排布的第一温度传感器(313)、微热源传感器(314)、第二温度传感器(315)及环境温度传感器(316)组成；所述热飞行时间和量热传感元件(310)沉积于所述硅基体(311)的隔热腔上方的薄膜(312)上；所述热飞行时间和量热传感元件(310)及所述显示单元均与所述控制单元(700)连接。2.根据权利要求1所述的复合涡街流量计，其特征在于，所述检测通道(210)呈直线型，且所述检测通道(210)的长度方向与水平面呈角度设置。3.根据权利要求2所述的复合涡街流量计，其特征在于，所述检测通道(210)的第一端口(211)高于所述检测通道(210)的第二端口(212)，沿所述管体(100)内流体的流动方向，所述检测通道(210)自第一端口(211)至第二端口(212)向流体的下游方向倾斜。4.根据权利要求3所述的复合涡街流量计，其特征在于，所述检测通道(210)的长度方向与所述流体的流动方向的角度为60
°
～120
°
。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的复合涡街流量计，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立基，冯勇，
申请(专利权)人：矽翔微机电杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：