一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置，包括高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段、出气系统以及智能控制系统。高压进气系统包括高压气源、电磁阀、音速喷嘴和高压气室，以及加热元件、温度和压力传感器；工作腔体包括稳压气室，以及加热元件、温度和压力传感器；层流流量计测试段包括待测层流流量计和压差传感器；出气系统包括两个音速喷嘴、出气室、真空泵；智能控制系统完成对整个系统的信号收集和指令发送。本发明专利技术基于临界流效应和质量守恒原理，实现对温度和压力的稳定连续可调，利用本发明专利技术可用于研究分析不同压力和温度条件下的层流流量计的性能，分析温度及压力对层流流量计性能的影响，操作简便易行。操作简便易行。操作简便易行。

【技术实现步骤摘要】
一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置


[0001]本专利技术涉及一种可调压力装置，特别涉及一种基于临界流效应和质量守恒定律的高低压及温度可调的层流流量计测试装置。

技术介绍

[0002]层流流量计是由层流流量传感器和差压计组成的差压式流量计，是通过测量传感器两端的差压来测量流量的仪表，一般用来测量微小流量和高粘度流体的流量。
[0003]层流流量计广泛应用于内燃机行业及航空航天领域，既用于测量脉动进气流量，也是浓度探测方法
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基于压差原理飞机灭火剂浓度测量装备的核心部件。当前对层流流量计的研究主要是在常温大气压下进行，而针对特殊的高低压以及不同温度下的应用场景，由于测试装置的缺乏，尚未有效开展，例如，对于航空航天领域，飞行器常常处于高空低压状态，低压下的流量或浓度测量的研究不可或缺。但是现有的压力调节装置一方面装置复杂、成本高，且只针对高压或低压调节，无法实现由高压向低压平缓过渡连续可调；另一方面，作为飞机灭火剂浓度测量装备中核心元件，需要分析其在不同温度下的性能，而现有调压装置不具备调温能力；公开号为CN111735520A的专利技术专利公布了一种高低压双校准段的气体流量标准装置及校准方法，但高压段与低压段为分开独立测试，无法实现由高压向低压的连续可调，且不具备在不同温度下的测试分析能力；此外，大多针对空气和某单一气体，对于飞机灭火剂浓度测量而言，需要分析不同种类及浓度飞机灭火剂的情况，而现有装置无法实现对不同气体种类和不同气体浓度下的压力可调。
[0004]鉴于此，本专利技术人针对层流流量计的应用场景需求，对上述问题进行深入研究，提出一种可解决上述难题的高低压可调的层流流量计测试装置设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于：针对现有压力调节装备对于层流流量计测定方面的技术不足，提出一种基于临界流效应和质量守恒原理的高低压及温度可调的层流流量计测试装置，利用该装置能够实现51KPa
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1MPa范围内的温度和压力稳定调节，并可基于应用场景，可实现对不同种类、不同浓度气体下层流流量计性能的测定，装置简单可靠，成本低廉。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置，包括依次顺序连接的高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统，智能控制系统通过信号线分别与高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统连接，智能控制系统用于采集测试数据的电信号和发出整个测试装置的控制信号，基于临界流效应和质量守恒原理完成层流流量计的功能测试；所述的高压进气系统在智能控制系统控制下用于提供稳定的初始高压，所述的工作腔体在智能控制系统控制下为层流流量计性能测试提供稳定的工作温度和压力，所述的层流流量计测试段在智能控制系统控制下用于测试待测层流流量计的性能，所述的出气系统在智能控制系统控制下用于产生负压并提供形成临界流效应的必要条件。
[0008]本专利技术的有益效果：
[0009]本专利技术克服传统调压装置只针对高压范围或只针对低压范围可调节，而难以同时实现具备高压和低压可调且不具备温度调节功能的技术缺陷，基于临界流效应和质量守恒原理，通过利用高压气源供压，并结合音速喷嘴的限流作用，实现了宽范围的高低压和温度可调，同时利用PID控制实现压力及温度的精确调节，确保层流流量计测试压力的稳定性，降低控制误差，此外，高压气源可采用不同种类、不同浓度的气体介质，上述特点极大丰富了层流流量计测试时的温度、压力范围和介质条件，为层流流量计测试提供了优良的测试场景。
附图说明：
[0010]图1为本专利技术提供的层流流量计测试装置的原理示意图；
[0011]图2为本专利技术提供的层流流量计测试装置的结构示意图；
[0012]图3为支架的结构示意图；
[0013]图4为第一音速喷嘴的结构透视图；
[0014]图5为第一音速喷嘴的结构剖视图；
[0015]图6为第一音速喷嘴与连接法兰连接处的密封结构示意图；
[0016]图7为第一加热元件的结构透视图；
[0017]图8为本专利技术的高低压调节控制流程图；
[0018]图中：0电磁阀，1
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高压气源，2
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第一加热元件，3
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第一温度传感器，4
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第一压力传感器，5
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高压气室，6
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第一音速喷嘴，7
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第二加热元件，8
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稳压气室，9
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第二温度传感器，10
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第二压力传感器，11
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压差传感器，12
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层流流量计，13
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第二音速喷嘴，14
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出气室，15
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第一支架，16
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真空泵，17
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采集控制器，18
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第二支架，19
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第三支架，20
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支撑底板，21
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支撑竖板，41
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O型密封圈，42
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密封槽道，51
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铂电阻传感器，52
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绝缘陶瓷件，53
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环氧树脂封装，54
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多孔金属，55
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陶瓷加热件。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。应理解实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的保护范围。
[0020]如图1所示，为本专利技术提供的层流流量计测试装置的原理示意图；如图2所示，为本专利技术提供的层流流量计测试装置的结构示意图。
[0021]一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置，包括依次顺序连接的高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统，智能控制系统通过信号线分别与高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统连接，智能控制系统用于采集测试数据的电信号和发出整个测试装置的控制信号，基于临界流效应和质量守恒原理完成层流流量计的功能测试。智能控制系统为采集控制器17。
[0022]所述的高压进气系统在智能控制系统控制下用于提供稳定的初始高压。高压进气系统包括：电磁阀0、高压气源1、第一加热元件2、第一温度传感器3、第一压力传感器4和高压气室5，高压气室5为两端开口的圆筒结构(一端为进口，另一端为出口)。高压气源1用于提供初始压力，本实施例选用2MPa的N2作为测试装置的气源。高压气源1通过输气管与可控
开度的电磁阀0的进口连接，电磁阀0用于调节供给的气源压力。电磁阀0的出口通过输气管和连接法兰与高压气室5的进口密封连接，通过调节电磁阀0的开度，将高压气室5内的压力控制在层流流量计测试压力的2倍左右，本实例测试压力为90KPa，设定高压气室5的压力为180KPa。第一加热元件2位于高压气室5的入口处，用于加热气体，保证高压气室5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低压及温度可调的层流流量计测试装置，其特征在于，包括依次顺序连接的高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统，智能控制系统通过信号线分别与高压进气系统、工作腔体、层流流量计测试段和出气系统连接，智能控制系统用于采集测试数据的电信号和发出整个测试装置的控制信号，并且完成层流流量计的功能测试；所述的高压进气系统在智能控制系统控制下用于提供稳定的初始高压，所述的工作腔体在智能控制系统控制下为层流流量计性能测试提供稳定的工作温度和压力，所述的层流流量计测试段在智能控制系统控制下用于测试待测层流流量计的性能，所述的出气系统在智能控制系统控制下用于产生负压并提供形成临界流效应的必要条件。2.根据权利要求1所述的高低压及温度可调的层流流量计测试装置，其特征在于，所述的高压进气系统包括：电磁阀(0)、高压气源(1)、第一加热元件(2)、第一温度传感器(3)、第一压力传感器(4)和高压气室(5)，高压气室(5)为两端开口的圆筒结构，高压气源(1)通过输气管与可控开度的电磁阀(0)的进口连接，电磁阀(0)的出口通过输气管和连接法兰与高压气室(5)的进口密封连接，第一加热元件(2)位于高压气室(5)的入口处，第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)位于高压气室(5)的上方侧壁，与高压气室(5)贯通密封连接。3.根据权利要求1所述的高低压及温度可调的层流流量计测试装置，其特征在于，所述的工作腔体包括：第一音速喷嘴(6)、第二加热元件(7)、稳压气室(8)、第二温度传感器(9)和第二压力传感器(10)，稳压气室(8)为一端开口的圆筒结构，稳压气室(8)的横截面为漏斗状结构，在稳压气室(8)的进口处安装第二加热元件(7)，第二加热元件(7)通过连接法兰与第一音速喷嘴(6)的出口密封连接，第一音速喷嘴(6)的进口与高压气室(5)的出口密封连接，第二温度传感器(9)和第二压力传感器(10)位于稳压气室(8)的上方侧壁，与稳压气室(8)贯通密封连接。4.根据权利要求3所述的高低压及温度可调的层流流量计测试装置，其特征在于，稳压气室(8)的两端外表面的下部固定安装在第二支架(18)和第三支架(19)上，第二支架(18)和第三支架(19)放置在工作台上。5.根据权利要求1所述的高低压及温度可调的层流流量计测试装置，其特征在于，所述层流测试段包括：差压传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：管雨，林炎旭，李少香，张峰，曲文娟，张开元，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：