【技术实现步骤摘要】
本技术属于气体流量测量，尤其涉及一种正弦波形微小间隙层流发生器。
技术介绍
1、通常流体的状态可分为层流和湍流。层流是指流体沿轴向做有条不紊的线状运动，分层平行流动，流体质点彼此互不混掺。而湍流存在径向脉动，湍流程度越大，径向脉动也越大。通常，流速越大，湍流程度也越高。雷诺数re是区分层流和湍流的标志，在流体力学上，雷诺数是表征流动特性的无量纲参数，物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力之比，可表示为：re＝ρvd。雷诺数re越小，说明粘性力作用越大，流动越稳定；反之，reμ
2、越大，则惯性力作用越大，流动越紊乱。当re≤2320时，圆管中流体的流动状态一定是层流；当2320＜re≤8000时，圆管中流体的流动状态为层流与湍流的过渡阶段；当re＞8000时，流动状态一般是湍流。
3、层流发生器适于将流体由无序的紊流状态转变为有序的层流状态，传统层流发生器结构包括层流元件、取压孔、壳体以及其他辅助元件，主要部件是层流流量传感元件，辅助元件有阻尼元件、滤网等其他配件。目前，实验室主要用高精度层流发生器由单根石英毛细管或双毛细管组合制成，气体流经毛细管即可产生层流。毛细管式结构是由多根相同规格的内径为0.1mm至1.0mm的不锈钢圆管紧密排列组成，两取压孔主要用于读取层流元件进出口的压力差。同时为了衰减气体脉动，使输出压力更为稳定，在取压孔底部一般会放置阻尼元件。
4、尽管这些方法都能使气体产生层流流动，但对加工技术有较高要求，且制作过程费时，价格高，导致这些层流发生器尚未大规模投入到气体流量测量行业
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种正弦波形微小间隙层流发生器，以满足用户的需求。
2、为实现上述目的，本技术提供了一种正弦波形微小间隙层流发生器，包括
3、壳体，其包括空腔
4、层流元件，其沿纵向与空腔过盈或者过渡配合，层流元件包括至少一组上端金属块和下端金属块，上端金属块的下端面与下端金属块的上端面分别包括沿轴向设置的正弦波形面，至少其一正弦波形面开设有至少一条随其同步延伸的扩流槽，当上端金属块与下端金属块上下对齐拼接配合时，两正弦波形面之间的缝隙适于构成流道，扩流槽与流道连通，流道、扩流槽在横向上分别形成有矩形截面，
5、端盖，其包括与壳体的轴向两端紧密配合的前端端盖和后端端盖，前端端盖包括进气口，后端端盖包括出气口，
6、两取压孔，其适于通过贯穿壳体的上表面和上端金属块连通流道，且设置于壳体的轴向两端。
7、作为优选的：层流元件包括若干组左右拼接的上端金属块和下端金属块，相邻的上端金属块和下端金属块之间紧密配合，且相邻的流道连通。
8、作为优选的：扩流槽设置于正弦波形面的中央，正弦波形面的宽度定义为单元流道宽度，扩流槽的宽度定义为扩流槽宽，单元流道宽度与扩流槽宽之间的比值范围在2到3之间。
9、作为优选的：扩流槽的深度范围在0.1mm到0.5mm之间。
10、作为优选的：上端金属块与下端金属块在长度方向上尺寸相等，上端金属块包括上曲面部和连接于上曲面部两侧的上外延部，下端金属块包括下曲面部和连接于下曲面部两侧的下外延部，上曲面部、下曲面部分别包括正弦波形面，上外延部、下外延部分别包括自正弦波形面的波峰向外延伸的水平面，水平面包括接续连通扩流槽的外延槽，扩流槽与外延槽在横向上具有相同尺寸的矩形截面。
11、作为优选的：上端金属块与下端金属块均为实心结构。
12、作为优选的：正弦波形面的波谷与上端金属块的上表面或下端金属块的下表面之间的距离不小于3mm，和/或，水平面的长度不小于10mm。
13、作为优选的：上外延部的高度范围在2mm到4mm之间，下外延部的高度范围在25mm到30mm之间。
14、作为优选的：流道的深度范围在0.5mm到1mm之间，流道的宽度范围在2mm到4mm之间。
15、作为优选的：正弦波形面对应有正弦波，正弦波对应的曲线方程为y＝12*cos(1/8*x)。
16、作为优选的：壳体包括两第一端面和第一中心轴线，两第一端面设置于壳体的轴向两端，第一中心轴线适于经过两第一端面的中心点，层流元件包括两第二端面和第二中心轴线，两第二端面设置于层流元件的轴向两端，第二中心轴线适于经过两第二端面的中心点，第一中心轴线与第二中心轴线平行或重合设置，扩流槽距离邻近的第二端面的距离为1mm到2mm。
17、作为优选的：进气口与出气口为两对称设置的圆形结构，进气口包括进气口圆心，出气口包括出气口圆心，第一中心轴线适于经过进气口圆心和出气口圆心。
18、作为优选的：壳体的上表面包括沿其长度方向设置的上对称轴线，壳体的上表面关于上对称轴线左右对称，上对称轴线适于经过两取压孔，取压孔的直径不大于3mm。
19、作为优选的：层流元件与壳体在长度方向上尺寸相等，取压孔距离邻近的第一端面/第二端面的距离为4mm到8mm。
20、作为优选的：壳体包括外壳体和适于构成空腔的内壳体，外壳体由不锈钢、铝合金或塑料中的至少一种材料制成，内壳体由不锈钢、铝合金或陶瓷中的至少一种材料制成。
21、作为优选的：端盖通过若干阵列分布的连接孔与壳体紧密连接，连接孔与端座各边距离相等，连接孔孔径应小于2mm。
22、本技术的有益效果是：
23、(1)通过将流道设置为正弦波形，使得流道的路径变长，形成的层流更稳定，通过在正弦波形面开设扩流槽，既能够适应更宽流量范围的流体测量，尤其是小流量气体在流经扩流槽时压力差更明显，得到的压差更加精确，具有更加适应于哈根-泊肃叶定律的计算特征，测量误差更小，精度更高。
24、(2)本技术结构简单可靠，无需要单独开槽，利用上端金属块和下端金属块拼接形成的微小缝隙作为流道，易于加工实现。进一步地，正弦波形面可由机械加工控制进刀切削而成，从而保证加工的一致性，无需人工排布毛细管束，适用于工业中高效率批量化生产，大幅降低了制造成本。
25、(3)通过设置层流元件沿纵向与空腔过盈或者过渡配合，层流元件与空腔贴合设计使得流体可以更集中从流道经过，让测量数据更加精准，从而获得更加准确的结果。
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1.一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述层流元件包括若干组左右拼接的所述上端金属块和下端金属块，相邻的所述上端金属块和所述下端金属块之间紧密配合，且相邻的所述流道连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述上端金属块与所述下端金属块在长度方向上尺寸相等，所述上端金属块包括上曲面部和连接于所述上曲面部两侧的上外延部，所述下端金属块包括下曲面部和连接于所述下曲面部两侧的下外延部，所述上曲面部、所述下曲面部分别包括所述正弦波形面，所述上外延部、所述下外延部分别包括自所述正弦波形面的波峰向外延伸的水平面，所述水平面包括接续连通所述扩流槽的外延槽，所述扩流槽与所述外延槽在横向上具有相同尺寸的矩形截面。
5.根据权利要求4所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述正弦波形面的波谷与所述上端金属块的上表面或所述下端金属块的下表面之间的距离不小
6.根据权利要求5所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述流道的深度范围在0.5mm到1mm之间，所述流道的宽度范围在2mm到4mm之间。
7.根据权利要求6所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述正弦波形面对应有正弦波，所述正弦波对应的曲线方程为y＝12*cos(1/8*x)。
8.根据权利要求4所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述壳体包括两第一端面和第一中心轴线，两所述第一端面设置于所述壳体的轴向两端，所述第一中心轴线适于经过两所述第一端面的中心点，
9.根据权利要求8所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述壳体的上表面包括沿其长度方向设置的上对称轴线，所述壳体的上表面关于所述上对称轴线左右对称，所述上对称轴线适于经过两所述取压孔，所述取压孔的直径不大于3mm。
10.根据权利要求9所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述层流元件与所述壳体在长度方向上尺寸相等，所述取压孔距离邻近的所述第一端面/所述第二端面的距离为4mm到8mm。
...【技术特征摘要】
1.一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述层流元件包括若干组左右拼接的所述上端金属块和下端金属块，相邻的所述上端金属块和所述下端金属块之间紧密配合，且相邻的所述流道连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述上端金属块与所述下端金属块在长度方向上尺寸相等，所述上端金属块包括上曲面部和连接于所述上曲面部两侧的上外延部，所述下端金属块包括下曲面部和连接于所述下曲面部两侧的下外延部，所述上曲面部、所述下曲面部分别包括所述正弦波形面，所述上外延部、所述下外延部分别包括自所述正弦波形面的波峰向外延伸的水平面，所述水平面包括接续连通所述扩流槽的外延槽，所述扩流槽与所述外延槽在横向上具有相同尺寸的矩形截面。
5.根据权利要求4所述的一种正弦波形微小间隙层流发生器，其特征在于，所述正弦波形面的波谷与所述上端金属块的上表面或所述下端金属块的下表面之间的距离不小于3mm，和/或，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王紫暄，谢代梁，徐雅，黄震威，刘铁军，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：
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