CN101634573A - 复合扩展流量计 - Google Patents

Abstract

一种复合扩展流量计，包括流量计壳体，壳体内部设有主轴，主轴前端可移动套设有受力元件，该受力元件受到流体的作用力后，沿主轴移动，压迫与其相连的传力元件并使其产生形变，传感器感应到传力元件的形变并输出电信号，实现对流体的计量。本发明壳体内设有相互独立的两组扩展结构，一组用于测量流体介质因流动而产生的动能对固定于支座上的锥形弹簧所产生的形变；另一组处于外围的用于扩展流量测量范围的导流管扩展组件，以达到平衡管道中介质流速；在保证计量精度的前提下，提高小流量灵敏度，减小大流量压损，扩大流量测量范围。

Description

复合扩展流量计

技术领域

本发明涉及一种流量计，尤其是一种复合扩展流量计，广泛应用于石油、化工、冶金等工业部门的流体流量计量和控制。

背景技术

目前同类流量计主要包括圆筒状的流量计壳体，壳体内部设置受力单元、力传递单元和传感器。流量计的计量过程为：当流体进入流量计壳体之后，设置在壳体内部的受力单元受到流体的流动作用力，通过力传递单元将所受的外力传递给传感器，传感器输出信号给设置在流量计壳体之外的信号处理装置，该信号经过处理后并在显示装置上进行显示，以达到计量的目的。上述的力传递单元是基于磁斥力实现对力的传递，因此抗外界电磁干扰的能力比较弱。当流体进入流量计壳体时，都直接作用在受力单元上，但当流体的流量大小有所变化时，这种流量计的结构设置就会影响到计量的准确性。再有，流量计中的力传递单元直接与传感器接触，存在着流量范围窄、测量精度低、可靠性差等缺点。另外，上述的流量计无论采用磁斥力方式还是机械方式传力，都属于单级结构，存在对小流量灵敏度不足，大流量压损过大，流量测量范围窄小等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种复合扩展流量计，其结构有效防止测量过程中的外界干扰，扩大测量范围及提高测量准确度；流量计壳体中设置的导流管，对进入壳体中的流体进行导流，无论流体流量大小，均不会影响计量结果。另外，采用与传感器间隔设置的支座结构，大大提高流量计测量过程重复性、准确度和测量范围；采用复合多级结构，在保证计量精度的前提下，提高小流量灵敏度，减少大流量压损，扩大流量测量范围。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种复合扩展流量计，包括流量计壳体，壳体内部设有主轴，主轴前端可移动套设有受力元件，该受力元件受到流体的作用力后，沿主轴移动，压迫与其相连的传力元件并使其产生形变，传感器感应到传力元件的形变并输出电信号，所述的传力元件为锥形弹簧，受力元件与锥形弹簧的锥底相连，锥形弹簧的锥顶与传感器间隔设置。

为了使计量更加准确，所述的壳体内还设有导流管扩展组件，该导流管扩展组件套设在受力元件外部并固定在壳体内壁上，导流管扩展组件内部设有用于容纳受力元件、锥形弹簧的空腔。

所述的导流管扩展组件主要包括一导流套管，导流套管的外壁上对称开设一个以上导流槽，该导流套管的外径沿流体的流入方向逐渐增大，导流套管末端的外径与壳体内径对应设置，两者紧密贴合固定。

为了平衡管道中介质流速，所述的导流槽内部固定有阻隔片，该阻隔片呈弧形，沿流体流入方向前端固定在导流槽内，后端为自由端且向壳体内壁方向弯曲，阻隔片的宽度与导流槽的宽度相同。当介质流经导流管时，根据介质流速的变化，阻隔片可起阻隔和放行的作用。

为了使保证传感器的灵敏性和重复性，所述的锥形弹簧的锥顶与传感器之间设有支座，所述的传感器固定在传感器支架上，该支座与传感器间隔设置。该间隔的距离通常为1-10毫米。

所述的支座由主轴座和挡片组成，主轴座在主轴的后端套设于挡片中心，与锥形弹簧的锥顶相连，挡片自主轴座的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端与传感器支架固定。

根据所计量流量的大小，所述的延伸部末端可以采用直片式或弧弯内叠式。

所述的传感器支架为叉式支架，中部设有固定传感器的盲孔内腔，其一支叉内设有传感器引线孔。

为了有效导流，所述的受力元件朝流体进入方向一面还可以设计为锥台面，在受力元件的锥台端部还设有导流罩。

本发明还提供一种复合扩展流量计，包括流量计壳体，壳体内部设有主轴，主轴前端套设有受力元件，主轴的后端与传力元件相连，受力元件在流体的作用下产生位移，并使传力元件产生形变，传感器感应到传力元件的形变并输出电信号，传感器固定在传感器支架上，所述的传力元件与传感器间隔设置。

所述的传力元件可以为一支座，该支座与支架相连，与传感器的间隔距离为1-10毫米。

所述的支座由主轴座和挡片组成，主轴座固定在主轴的后端，套设在挡片中心，挡片自主轴座的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端向内弯曲并固定在传感器支架上。

所述的传感器支架为叉式支架，中部设有固定传感器的盲孔内腔，其一支叉内设有传感器引线孔。传感器支架的末端还套设有防护罩。

为了有效导流，所述的受力元件朝流体进入方向一面为锥台面，在受力元件的锥台端部还设有导流罩。

综上所述，本发明所提供的这种复合扩展流量计，结构简单、可靠性高，采用该结构有效防止测量过程中的外界干扰，提高测量准确度；使流量计测量的重复性和精确度提高一个数量级；与现有流量计相比而言，大大提高了测量精度和测量范围。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明壳体的内部结构示意图；

图2为本发明导流管扩展组件的轴向剖面结构示意图；

图3为本发明导流管扩展组件的结构示意图；

图4为本发明壳体内局部结构示意图；

图5为本发明支座结构示意图；

图6为本发明又一壳体的内部结构示意图；

图7为本发明再一壳体的内部结构示意图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明壳体的内部结构示意图，如图1所示，本发明提供一种复合扩展流量计，包括流量计壳体1，壳体1内部设有主轴11，主轴11前端可移动套设有受力元件12，该受力元件12受到流体的作用力后，沿主轴11移动，压迫与其相连的传力元件并使其产生形变，传感器13感应到传力元件的形变并输出电信号，该电信号转换成数据显示在流量计的表头(图中未示出)上。上述的传力元件可以采用一锥形弹簧14，受力元件12与锥形弹簧14的锥底141相连，锥形弹簧14的锥顶142与传感器13间隔设置。为了有效导流，受力元件12朝流体进入方向一面还可以设计为锥台面121，在受力元件12的锥台端部还设有导流罩122。当流体流入流量计内腔时，首先在导流罩122圆形顶端的作用下分流，沿导流罩122两侧斜面流动，充分冲击到锥台面121上，使受力元件12的受力均匀，沿主轴11平稳位移。

图2为本发明导流管扩展组件的轴向剖面结构示意图，图3为本发明导流管扩展组件的结构示意图。结合图2、图3所示，为了使计量更加准确，在流量计壳体1内还设有导流管扩展组件2，该导流管扩展组件2套设在受力元件12外部并固定在壳体1的内壁上，导流管扩展组件2内部设有用于容纳受力元件12、锥形弹簧14的空腔21。

如图2并结合图3所示，导流管扩展组件2主要包括一导流套管22，导流套管22的外壁上对称开设一个以上导流槽23，该导流套管22的外径沿流体的流入方向逐渐增大，导流套管22末端的外径与壳体1内径对应设置，两者紧密贴合固定。在本实施例中，导流套管22采用了近似锥形结构，根据需要，还可以采用其他结构，该导流套管22的形状并不局限于此。

为了平衡壳体1中介质的流速，导流槽23内部固定有阻隔片24，该阻隔片24呈弧形，沿流体流入方向前端固定在导流槽23内，后端为自由端且向壳体1内壁方向弯曲，阻隔片24的宽度与导流槽23的宽度相同。当介质流经导流管时，阻隔片24采用弹性材料制造而成，因此，根据介质流速的变化，流量大小的不同，流体对阻隔片24的冲击力大小也会有所不同。当流量比较大时，对阻隔片24的冲击力就会很大，阻隔片24的自由端产生变形，朝导流套管22的内壁方向靠近，导流槽23内形成流体流经的通道。当流量比较小时，在阻隔片24的弹性作用下，流体对阻隔片24的冲击力不足以使其发生变形，导流槽23出于闭合状态，没有流体能够从这里流经，小流量的流体从导流套管22的空腔21流过，充分作用在受力元件12上。因此，阻隔片24根据流量的大小，可起到阻隔和放行的作用，进而提高了小流量测量的灵敏度和准确度。

图4为本发明壳体内局部结构示意图，图5为本发明支座结构示意图。如图4结合图5所示，为了保证传感器的灵敏度和重复性，在锥形弹簧14的锥顶142与传感器13之间设有支座3，传感器13固定在传感器支架131上，该支座3与传感器支架131相连，支座3与传感器13为间隔设置，通常情况下，该间隔的距离为1-10毫米，是传感器13能够感应到锥形弹簧14形变的有效距离。

如图4结合图5所示，支座3由主轴座31和挡片32组成，主轴座31套设在主轴11的后端，与锥形弹簧14的锥顶142相连，挡片32自主轴座31的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端321与传感器支架131通过螺栓或其他多种连接方式固定。本实施例中的支座3为三脚叉式支座，在实际的应用中，还可以采用其他的多种结构方式，都属于本发明的保护范围之内。只要挡片的设置相对于支座的中心是对称的，使在流体的作用下受力元件12发生位移并导致锥形弹簧的产生形变，受力均匀传递到支座上，保证计量准确即可。根据所计量流量的大小，延伸部末端321可以采用不同的结构方式，在本实施例中，采用的是直片式的，即延伸部末端321直接通过螺栓固定在传感器支架131上。

同样的，传感器支架也可以采用多种结构形式，但其结构形状应当与支座3的结构形式相对应。如图4所示，在本实施例中，传感器支架131为叉式支架结构，传感器支架131的中部设有固定传感器13的盲孔内腔132，其一支叉内设有传感器引线孔133。

结合图1-图5所示，本发明所提供的流量计在进行流量计量的时候，将壳体1安装在管道中，流体沿箭头所示方向流入，当流量较小时，在阻隔片24的阻隔作用下，导流套管22外壁上开设的导流槽23被遮挡，流体全部进入导流套管22的容置空腔21，流体通过导流罩122的导流作用分流后，直接均匀作用在受力元件12的锥台面121上。当流量较大时，阻隔片24受到的流体冲击力足以使其产生变形，朝导流套管22方向弯曲，一部分流体从导流槽23中流过，避免流体对受力元件12的作用力过大造成损害；另一部分流体进入壳体1的容置空腔21，同样经导流罩122分流后，均匀作用在受力元件12的锥台面121上。受力元件12在流体作用力的作用之下，沿主轴11向导流套管22的深处轴向运动，同时对固定在其底部的锥形弹簧14施加轴向的压力，锥形弹簧14在该压力的作用下产生弹性形变，该弹性形变将作用力通过锥形弹簧14的锥顶142传递给支座3，支座3将其作用力传送给传感器13，传感器13接收到支座3的作用力发出信号后对其进行数据处理并将流量计的计量结果显示在显示器上，完成对流体的计量。

本发明在流量计中设置的导流扩展组件，在小流量状态下，阻隔片处于阻隔作用，介质通过导流管中腔，提高了采样信号的强度，灵敏度也随之提高；在大流量状态下，其组件的阻隔片处于放行作用，大大降低压损，使采样信号稳定性的实现，测量范围也随之扩大。特别对流量不稳定的工况，这种复合扩展流量计的适应性大大优于同类流量计。

实施例二

图6为本发明又一壳体的内部结构示意图。如图6所示，本实施例是在实施例一基础上的改进方案，具体的说，本实施例与实施例一之间的区别仅在于支座3上挡片32的延伸部末端321的结构形式采用弧弯内叠式，即挡片32两端的延伸部末端321向内弯折呈一弧度后，再将其端部固定在传感器支架上。该弯折弧度的大小与支座3和传感器支架之间的间隔大小对应设置。采用上述的结构形式，在小流量计量过程中，增加敏感度。

实施例三

图7为本发明再一壳体的内部结构示意图。如图7所示，本发明还提供一种复合扩展流量计，包括流量计壳体1，壳体1内部设有主轴11，主轴11前端套设有受力元件12，主轴11的后端与传力元件相连，受力元件12在流体的作用下产生位移，并使传力元件产生形变，传感器13感应到传力元件的形变并输出电信号，传感器13固定在传感器支架131上。在本实施例中，传力元件为一支座4，该支座4由主轴座41和挡片42组成，主轴座41固定在主轴11的后端，套设在挡片42中心，挡片42自主轴座41的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端向内弯曲并固定在传感器支架131上。该支座4与传感器13间隔设置，间隔距离通常为1-10毫米。

传感器支架131为叉式支架，中部设有固定传感器13的内腔132，其一支叉内设有传感器引线孔133。传感器支架131的末端还套设有防护罩134。

为了有效导流，所述的受力元件12朝流体进入方向一面为锥台面121，在受力元件的锥台端部还设有导流罩122。

结合图6所示，本发明所提供的流量计专门为流量较小的工况而设计。在进行流量计量的时候，将壳体1安装在管道中，流体进入壳体1的容置空腔100，经导流罩122分流后，均匀作用在受力元件12的锥台面121上。受力元件12在流体作用力的作用之下，向壳体1空腔100的深处运动，同时带动支座4的主轴座41做同向运动，挡片42在被带动运动的过程中产生形变，该形变传送给传感器13，传感器13接收信号后对其进行数据处理并将流量计的计量结果显示在显示器上，完成对流体的计量。

本实施例和上述的实施例相比较而言，专用于小流量工况的计量。

综上所述，本发明所提供的复合扩展流量计，结构简单、可靠性高，由于采用了该结构作为力传递单元，有效防止测量过程中外界的电磁干扰或其他性质的干扰，加上在壳体中设置导流管，对进入壳体中的流体进行导流，扩大了测量范围，提高测量准确度。力传递单元与传感器之间的支座的间隔设置，使复合扩展流量计与现有流量计相比而言，测量的重复性、精确度提高了一个数量级。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本专利的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。

Claims (10)

1、一种复合扩展流量计，包括流量计壳体，壳体内部设有主轴，主轴前端可移动套设有受力元件，传感器固定在传感器支架上，传感器感应到传力元件的形变并输出电信号，其特征在于：所述的传力元件为锥形弹簧，受力元件与锥形弹簧的锥底相连，锥形弹簧的锥顶与传感器间隔设置。

2、根据权利要求1所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的壳体内还设有导流管扩展组件，该导流管扩展组件套设在受力元件外部并固定在壳体内壁上，导流管扩展组件内部设有用于容纳受力元件、锥形弹簧的空腔。

3、根据权利要求2所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的导流管扩展组件主要包括一导流套管，导流套管的外壁上对称开设一个以上导流槽，该导流套管的外径沿流体的流入方向逐渐增大，导流套管末端的外径与壳体内径对应设置，两者紧密贴合固定。

4、根据权利要求3所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的导流槽内部固定有阻隔片，该阻隔片呈弧形，沿流体流入方向前端固定在导流槽内，后端为自由端且向壳体内壁方向弯曲，阻隔片的宽度与导流槽的宽度相同。

5、根据权利要求1所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的锥形弹簧的锥顶与传感器之间设有支座，所述的传感器固定在传感器支架上，该支座与传感器支架相连，支座与传感器为间隔设置。

6、根据权利要求5所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的支座由主轴座和挡片组成，主轴座在主轴的后端，套设于挡片中心与锥形弹簧的锥顶相连，挡片自主轴座的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端与传感器支架固定。

7、一种复合扩展流量计，包括流量计壳体，壳体内部设有主轴，主轴前端套设有受力元件，主轴的后端与传力元件相连，受力元件在流体的作用下产生位移，并使传力元件产生形变，传感器感应到传力元件的形变并输出电信号，传感器固定在传感器支架上，其特征在于：所述的传力元件与传感器间隔设置。

8、根据权利要求7所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的传力元件为一支座，该支座与传感器支架相连。

9、根据权利要求8所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的支座由主轴座和挡片组成，主轴座固定在主轴的后端，套设在挡片中心，挡片自主轴座的中心向外延伸成一个以上彼此对称的延伸部，该延伸部末端向内弯曲并固定在传感器支架上。

10、根据权利要求7所述的复合扩展流量计，其特征在于：所述的传感器支架末端还套设有防护罩。

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