CN101236098A - 一种可转动的气体流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可转动的气体流量计，其将气体状态量的各种采集器功能集成在一个装置上，实现在同一位置采集气体流速、温度、压力及浓度各状态量，大大提高了对气体流量的测评精度，并且气体流量计的多参数气体采集装置的进气头可大角度转动，方便设备安装及测量。该气体流量计包括可转动的多参数气体采集装置、四个测量电桥、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理中心、供电电路、数据显示设备和输入设备。气体采集部分采用多通道结构和多层结构，气体采集装置的进气孔可自由转动。

Description

一种可转动的气体流量计

技术领域

本发明涉及一种可转动的气体流量计，其能够快速、简便地对某一位置气体状态的多个参数进行采集，从而测量流经该位置的气体的温度、压力、浓度和流速等参数，进而结合流体力学理论计算出气体的流量。

背景技术

目前，公知的矿用管道气体流量计大部分是每个参数单独采集的，每一个采集装置采集一种气体的参数，例如可分为气体温度采集器、气体压力采集器、气体浓度采集器和气体流速采集器四个部分，然后再由四种参数值计算气体的流量。上述气体流量计均为分点采集气体参数，不同的状态量在不同位置的断面采集，例如采集管道气体状态时，气体温度采集器一个断面，气体压力采集器一个断面，气体浓度采集器一个断面，气体流速采集器一个断面。众所周知，不同位置的气体其状态始终处于变化中，用不同断面的状态量去计算某一断面的气体流量，其计算测评结果将会出现较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种可转动的气体流量计，其将气体状态量各种采集器功能集成在一个装置上，实现在同一位置采集气体各状态量，大大提高了对气体流量的测评精度，并且气体流量计的进气头可大角度转动，方便气体的测量。

依据本发明的可转动的气体流量计，包括多参数气体采集装置、四个测量电桥、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理中心、供电电路、数据显示设备和输入设备；

其中，所述多参数气体采集装置包括进气头、进气孔、中连接管、短连接管、连接软管、上卡头、外套筒、下堵片、封装测量电桥的第一和第二气室；

四个测量电桥包括测量流速电桥、测量温度电桥、测量压力电桥及测量浓度电桥，在同一块电路板中集成了流速、温度、压力和浓度四种测量电路；

所述进气头通过中连接管与上卡头、外套筒组合成圆柱体，下堵片盖在进气头下端，在进气头侧面的不同位置根据功能需求钻出四个进气孔I、II、III、IV，与上卡头上的四个出气孔V、VI、VII、VIII分别连通对应，气孔I对应气孔V，气孔II对应气孔VI，气孔III对应气孔VII，气孔IV对应气孔VIII，气体采集部分采用多通道结构和多层结构，气体采集装置的进气孔可自由转动；

第一气室的测量流速的测量电桥和第二气室的测量温度、压力和浓度的测量电桥分别输出测量得到的电信号，通过信号放大电路将电信号放大，然后通过A/D转换电路将电信号转化为数字信号，数字信号经过数据处理中心处理后输出信号到数据显示设备进行显示，由供电部分对信号放大电路、A/D转换电路、数据显示设备和数据处理中心进行供电，通过数据显示设备显示测量的气体流量，还具有输入设备，供输入各种指令和参数。

本发明的可转动的气体流量计的多参数气体采集装置采用圆柱体作为装置整体外形，以便实现便捷的转动。进气头通过中连接管与上卡头、外套筒组合成圆柱体。如图3所示是气孔位置图，在进气头侧面的不同位置根据功能需求钻出四个进气孔，与上卡头的四个出气孔分别连通对应，气孔I对应气孔V，气孔II对应气孔VI，气孔III对应气孔VII，气孔IV对应气孔VIII。

对气体流速的测量基于皮托管压差原理，进气孔对准气流，气孔I通过中连接管与气孔V连通，气体由气孔I流入，经过中连接管从气孔V流出，并进入封装有测量流速的测量电桥的第一气室，然后从第一气室流出进入气孔VII，流入外套筒并从气孔III流出，从而形成一套测量流速的体系。

对温度、压力和浓度状态量的采集通过气孔II、气孔IV、气孔VI及气孔VIII完成。气孔II位于气孔I上方同一剖面内，测量时气体由气孔II进入，通过连接软管，从气孔VI流出，并进入封装有测量温度、压力和浓度的测量电桥的第二气室，然后从第二气室流出进入气孔VIII，并通过连接软管由气孔IV流出，形成测量温度、压力和浓度状态量的气体通路。

本发明的可转动气体流量计，在气体采集部分采用了多通道结构和多层结构，实现了气体采集部分进气孔的自由转动，在使用过程中可以方便地调整进气孔的方向，使气体的采集方向与环境风向一致，从而可保证测量结果的有效性。采用了两条气体通路，并且对进气孔与出气孔相对位置和直径比例进行调整，进气孔直径可为出气孔直径的4-6倍，提高了气体采集装置的检测精度，减少了粉尘在气体采集器中的黏附，延长了使用寿命。

该气体流量计的多参数气体采集装置还具有销入外套筒的卡位螺钉，用于将进气头的转动范围限制在0～90度，以防止转动过大导致短连接管与连接软管之间的连接脱落。进气孔气嘴外形为圆锥状，其圆锥状使流体流经进气嘴时流速加快，当达到一定速度时会产生一个负压空间，进一步阻止粉尘进入气室。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，附图仅仅是出于图解优选实施例的目的，而不用来限制本发明。

图1是依据本发明的气体流量计的工作原理框图；

图2是依据本发明的气体流量计的全剖面图；

图3是依据本发明的气体流量计的气孔位置说明图；

图4是依据本发明的气体流量计的进气头构造剖面图；

图5是依据本发明的气体流量计的上卡头构造剖面图；

图6是依据本发明的气体流量计的封装测量电桥的气室图；

图7是依据本发明的气体流量计的进气嘴构造剖面图；

图8是依据本发明的气体流量计的外套筒构造剖面图；

图9是依据本发明的气体流量计的下堵片构造剖面图。

具体实施方式

如图1所示是依据本发明的气体流量计的工作原理框图，其中第一气室的测量流速的测量电桥和第二气室的测量温度、压力和浓度的测量电桥分别输出测量得到的电信号，在同一块电路板中集成了流速、温度、压力和浓度四种测量电路，通过信号放大电路将电信号放大，然后通过A/D转换电路将电信号转化为数字信号，数字信号经过数据处理中心处理后输出信号到数据显示设备进行显示，还具有输入设备，供输入各种指令和参数，由供电部分对信号放大电路、A/D转换电路、数据显示设备和数据处理中心进行供电，关联的矿用隔爆兼本质安全型电源箱向气体流量计提供直流18V本质安全电源，工作时由关联设备提供18V的本安电源经气体流量计的电源变换器提供给各部分不同的工作电压，通过数据显示设备显示测量的气体流量。

如图2和3所示是依据本发明的气体流量计的全剖面图和气孔位置说明图，其中用外套筒3将上卡头5与进气头1连接，进气嘴与进气头1连接，位于气孔I的外侧，进气孔气嘴的外形可为圆锥状。上卡头5的材质可以是ABS工程塑料，其可一次浇模成形，外套筒3、进气头1、进气孔12、中连接管6和短连接管8的配件材质均可为不锈钢材质。外套筒3卡入上卡头5，用粘胶密封固化，同时在上卡头5外部销入定位螺钉4，确保密封固定，下堵片13盖在进气头1下端，以螺纹配合。

进气头1与外套筒3之间采用过盈配合，进气头1套入外套筒3。外套筒3下端部与进气头连接部位加设“o”型密封圈9，增强密封性能。

中连接管6从进气头1底部进入，从上卡头5穿出，贯穿进气头1、外套筒3和上卡头5。中连接管6与进气头1采用过盈配合，与上卡头5采用粘胶密封固定。在中连接管6下端部设“o”型密封圈10及销轴用平垫圈11，保证装置的可转动性能，同时增强密封性能，从而使得进气头1可自由转动。进气头1通过中连接管6与上卡头5、外套筒3组合成圆柱体，在进气头1不同的位置根据功能需求钻出四个进气孔I至IV，与上卡头5上的四个出气孔V至VIII分别连通对应，气孔I对应气孔V，气孔II对应气孔VI，气孔III对应气孔VII，气孔IV对应气孔VIII。。气孔IV的高度与气孔III相同，其孔径可以是气孔III的两倍以上，用于进气的气孔I和气孔II的直径可以是用于出气的气孔III和气孔IV的直径的4-6倍。

工作原理如下，对气体流速的测量基于皮托管压差原理，进气孔对准气流，气孔I通过中连接管6与气孔V连通，气体由气孔I流入，经过中连接管6从气孔V流出，并进入封装有测量流速的测量电桥的第一气室15，由传感器17测量该气体的流速，经过测量后的气体然后从第一气室15中流出进入气孔VII，流入外套筒3并从气孔III流出，从而形成一套测量流速的体系。

对温度、压力和浓度状态量的采集通过气孔II、气孔IV、气孔VI及气孔VIII完成。气孔II位于气孔I上方同一剖面内，测量时进气孔对准气流，气体由气孔II进入，通过连接软管7，从气孔VI流出，并进入封装有测量温度、压力和浓度的测量电桥18的第二气室16，由传感器18测量该气体的温度、压力和浓度，经过测量后的气体然后从第二气室16中流出进入气孔VIII，并通过连接软管7由气孔IV流出，形成测量温度、压力和浓度状态量的气体通路。

如图3和5所示是依据本发明的气体流量计的气孔位置说明图和上卡头构造剖面图，在进气头1顶部、中连接管6周边呈“品”字型钻入三个孔径一样的直通孔，分别与气孔II、气孔III和气孔IV连接。孔口部位设内螺纹，在相应位置分别拧入短连接管8，共三根，其中对应气孔II和气孔IV的短连接管8通过连接软管7与上卡头相应部位的气孔VI和气孔VIII相连，各形成独立的气体进出通路。

进气孔12通过螺纹与进气头1连接。进气头1下端部螺纹连接下堵片13，形成独立、密封进气腔。

卡位螺钉2销入外套筒3，将进气头1的转动范围限制在0～90度，以防止转动过大导致短连接管8与连接软管7之间的连接脱落。

如图6和图2所示一套多参数气体采集装置配设两个封装有测量电桥的第一气室15和第二气室16，用连接软管14相连，连接构造如图2所示。气室15内封装有测量流速的测量电桥17，气室16内封装有测量温度、压力和浓度的测量电桥18。

参见图7是依据本发明的气体流量计的进气嘴构造剖面图。

参见图8是依据本发明的气体流量计的外套筒构造剖面图。

参见图9是依据本发明的气体流量计的下堵片构造剖面图。

已经根据优选的实施例描述了本发明。显然，在阅读和理解了上述详细说明书后能做出多种修正和替换。本发明意欲的是本申请构建成包括了落入附属的权利要求书或其等同物的范围之内的所有这些修正和替换。

Claims (7)

1、一种可转动的气体流量计，包括多参数气体采集装置、四个测量电桥、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理中心、供电电路、数据显示设备和输入设备；

其中，所述多参数气体采集装置包括进气头、进气孔、中连接管、短连接管、连接软管、上卡头、外套筒、下堵片、封装测量电桥的第一和第二气室；

四个测量电桥包括测量流速电桥、测量温度电桥、测量压力电桥及测量浓度电桥，在同一块电路板中集成了流速、温度、压力和浓度四种测量电路；

所述进气头通过中连接管与上卡头、外套筒组合成圆柱体，下堵片盖在进气头下端，在进气头侧面的不同位置根据功能需求钻出四个进气孔I、II、III、IV，与上卡头上的四个出气孔V、VI、VII、VIII分别连通对应，气孔I对应气孔V，气孔II对应气孔VI，气孔III对应气孔VII，气孔IV对应气孔VIII，气体采集部分采用多通道结构和多层结构，气体采集装置的进气孔可自由转动；

第一气室的测量流速的测量电桥和第二气室的测量温度、压力和浓度的测量电桥分别输出测量得到的电信号，通过信号放大电路将电信号放大，然后通过A/D转换电路将电信号转化为数字信号，数字信号经过数据处理中心处理后输出信号到数据显示设备进行显示，由供电部分对信号放大电路、A/D转换电路、数据显示设备和数据处理中心进行供电，通过数据显示设备显示测量的气体流量，还具有输入设备，供输入各种指令和参数。

2、如权利要求1所述的气体流量计，其特征在于对气体流速的测量基于皮托管压差原理，进气孔对准气流，气孔I通过中连接管与气孔V连通，气体由气孔I流入，经过中连接管从气孔V流出，并进入封装有测量流速的测量电桥的第一气室，然后从第一气室流出进入气孔VII，流入外套筒并从气孔III流出，形成一套测量气体流速的体系。

3、如权利要求1或2所述的气体流量计，其特征在于对温度、压力和浓度状态量的采集通过气孔II、气孔IV、气孔VI及气孔VIII完成，气孔II位于气孔I上方同一剖面内，进气孔对准气流，气体由气孔II进入，通过连接软管，从气孔VI流出，并进入封装有测量温度、压力和浓度的测量电桥的第二气室，然后从第二气室流出进入气孔VIII，并通过连接软管由气孔IV流出，形成测量温度、压力和浓度状态量的气体通路。

4、如权利要求3所述的气体流量计，其特征在于所述多参数气体采集装置还具有销入外套筒的卡位螺钉，用于将进气头的转动范围限制在0～90度，以防止转动过大导致短连接管与连接软管之间的连接脱落。

5、如权利要求4所述的气体流量计，其特征在于所述进气孔直径大于出气孔直径。

6、如权利要求5所述的气体流量计，其特征在于所述进气孔直径为出气孔直径的4-6倍。

7、如权利要求4-6任一项所述的气体流量计，其特征在于所述进气孔气嘴外形为圆锥状。

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