CN103026180B - 流量传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流量传感器装置，包括：用于传送流体的主要通路（1）、连接至主要通路（1）以用于传送主要通路（1）中供给的流体的一部分的旁路（2）、以及用于测量在旁路（2）中的流体部分的流量的流量传感器（6）。旁路（2）以旁路（2）的入口段（21）和主要通路（1）的供给段（11）之间的小于90度的角度（α）从主要通路（1）分出。通过这种设计装置，能够防止颗粒进入旁路（2）并因此不利地影响测量结果。

Description

流量传感器装置

技术领域

本发明涉及一种流量传感器装置并且具体地涉及包括旁路的流量传感器装置。

背景技术

流量传感器可以被用于测量诸如液体或气体的任何流体的流量。这些流量传感器可以不直接地布置于传送大批流体的主要通路中。相反地，流量传感器可以布置于绕过主要通路的旁路中，流体的一部分从主要通路被转移至所述旁路内。因此，流量传感器测量在旁路中的该流体部分的流量。旁路中的流量则是对主要通路中的流量的测量，所述主要通路中的流量能够通过合适的转换系数从旁路中的流量导出。将流量传感器布置于旁路中可能是为了更好的可接近性，例如用于从流量传感器读取数据或用于修理和/或更换，或者是为了测量中更好的分辨率。

由于旁路设计为仅接收在主要通路中传送的全部流体的一小部分，因此与主要通路的尺寸相比旁路的尺寸是小的。因此，旁路通常更加易于受到污染。这些污染可以包括在主要通路中传送时可以进入旁路的流体中所容纳的颗粒。这些颗粒可以阻塞于旁路中并因此增加旁路中的流动阻力，或者不利地影响流量传感器本身。两个替代方案均导致不正确的测量结果，所述不正确的测量结果不呈现旁路和主要通路中各自的实际流量。

发明内容

因此待由本发明解决的问题是提供一种流量传感器装置，其中颗粒被防止进入流量传感器装置的旁路。

通过根据权利要求1的特征的流量传感器装置解决这个问题。在这样的流量传感器装置中，旁路被连接至主要通路以用于传送经由主要通路供给的流体的一部分。流量传感器被布置成测量旁路中的流量。旁路以旁路的入口段和主要通路的供给段之间小于90度的角度从主要通路分出。

由于旁路的入口段相对于主要通路的这种布置，进入入口段的流动包括与主要通路中的流动方向相反的分量。据观察，这样的旁路设计帮助防止颗粒进入旁路。似乎由于使这些颗粒迟缓改变流动方向的质量和速度，颗粒不倾向逆转其流动方向。正如本发明的优选实施例中所建议的，即使通过在主要通路中布置流动阻力件来支持流体流入旁路内，这些颗粒也可能迟缓到不足以跟随进入旁路内。

因此，更少的颗粒可能进入旁路，从而旁路中的流动阻力可以不由这些颗粒增加并且流量传感器也可以不被这些颗粒不利地影响。总而言之，测量结果可以得到改进并且可以更加准确地呈现旁路和主要通路中各自的实际流量。

其他有利的实施例被列举于附加权利要求以及以下描述中。

附图说明

也能够从下文待描述的实施例的示例中得出以上限定的方面以及本发明的进一步的方面、特征和优势。这些描述参考附图，其中：

图1说明根据本发明的实施例的流量传感器装置的纵向切面，

图2说明图1的流量传感器装置的立体图，所述流量传感器装置被纵向切开以用于说明目的，并且

图3说明根据本发明的另一个实施例的流量传感器装置的纵向切面。

具体实施方式

在若干附图中类似的或相关的部件设置有相同的附图标记。

图1说明根据本发明的实施例的流量传感器装置的纵向切面，并且图2说明这样的流量传感器装置的立体图，所述流量传感器装置在图2中被纵向切开以用于说明目的。

外壳3限定用于传送流体的主要通路1。术语“流体”包括能够沿通路流动的所有媒介，诸如气体、液体等。在本实施例中，外壳3基本上为具有作为主要通路1的圆筒形形状的纵向孔的圆筒形形状。待在主要通路1中被传送的流体可以在由图1中的箭头指示的流动方向上流动。外壳3可以为更长的管的整体部分，或者外壳3可以组成与任何供给和输送管路分离的流量传感器装置，所述管路可以在其两个端部处被连接至外壳3。强调的是，虽然外壳3优选地限定圆筒形主要通路1，但是可以根据应用实现诸如矩形的非圆形的主要通路1的轮廓。外壳3有利地被制造为注射成型部件。

在外壳3（即在主要通路1）中，布置有流动阻力件4。流动阻力件4产生对于主要通路1中的流体冲击流动阻力件4的前端部42的阻力。在本实施例中，优选地通过注射成型制造的流动阻力件4包括用于使流体通过的多重管路41。在管路41之间中的永久性结构44形成用于流体的阻力。流动阻力件4为在旁路流量传感器装置中容许流体充分地并且良好限定地分流至旁路2内的部件。流动阻力件4在轮廓和布置上的其他设计均为可能的。优选地，可以通过流动阻力件4的功能引导其设计以产生足够量级的压降，从而容许流体被限定地分流至旁路内、并且容许流体在操作过程中充分流动穿过主要通路1。

外壳3包括呈基本上矩形形状延伸部形式的旁路构件33，所述旁路构件33优选地与外壳3的其余部分整体地制造，并且具体地被注射成型。旁路构件33设计用于保持承载器7，其中流量传感器6布置在承载器7上。旁路构件33支承旁路2的第二段，所述旁路2的第二段连接至形成于流动阻力件4和外壳3之间的旁路2的第一段。

旁路2的第一段包括连接至主要通路1的入口段21、以及在其一个端部处连接至入口段21且在其另一个端部处连接至旁路构件33中的旁路22的第二段的第一子段22。为实施旁路2的第一段，流动阻力件4包括在其周缘上从流动阻力件4的前端部42出现的唇状物43。在这个实施例中，唇状物43优选地形成为流动阻力件4的整体部分并且因此优选地与流动阻力件4的永久性结构44一同通过注射成型制造。

主要通路1的供给段11的直径在图1中表示为D1。主要通路1的供给段被限定为之后有接合部的段，旁路2在所述接合部处分出。然而，在期望将流动阻力件4定位于外壳3内的纵向位置处，外壳3中的孔示出超过直径D1的不同直径D2。换言之，外壳3包括在其内周长处的凹陷部分34。流动阻力件4提供稍小于D2的直径，以使得当流动阻力件4被插入至主要通路1内时，外壳3的凹陷部分34和流动阻力件4之间形成小间隙，所述小间隙形成旁路2的第一子段22。流动阻力件4可以在其接近下前端部45的周长处例如通过胶合被固定至外壳1。

在外壳3的内直径从D1改变至D2的区域中，沟槽31形成于外壳3的内壁中，所述沟槽31形成从D1至D2的过渡部。外壳3的突出部分32使沟槽31至少部分地朝向主要通路1终止。在这个区域中，从流动阻力件4延伸的唇状物43达到沟槽31内，以使得唇状物43的内壁以及突出部分32限定旁路2的入口段21。因此，入口段21在其一个端部处连接至主要通路1并且在其另一个端部处连接至旁路2的第一子段22。

正如能够从图1中导出的，旁路2的入口段21从主要通路1的供给段11以小于90度的角度α分出。能够从图1中导出这个角度α的限定，在所述图1中角度α代表主要通路1和旁路2之间的锐角，并且具体地代表向接合部（旁路2在所述接合部从主要通路1分出）供给流体的主要通路1的供给段11和旁路2的入口段21之间的锐角。优选地，入口段21示出至少3毫米（优选地为2至7毫米之间）的纵向延伸部以及不少于0.2毫米（优选地为0.3毫米至0.7毫米之间）的直径。

供给段11的方向通常与在这个供给段11中的流动方向重合。旁路2的入口段21也是同样如此，这是为何这样的通路布置产生入口段21中具有与主要通路1中的流动方向相反分量的流动的原因。

角度α越小，则入口段21中的相反分量越大。然而，角度α越小则旁路中的流动变得越小。另一方面，角度α越小则越多的颗粒被过滤并且被防止进入旁路2。角度α的设计可以基于以下考虑：一方面，容许流体在旁路中充分的流动，所述充分的流动可能还依赖于流体本身、主要通路1中的流动阻力件的几何形状以及主要通路1中的流动量级；另一方面，容许充分的颗粒过滤。

在优选的实施例中，角度α小于60度。在另一个优选的实施例中，角度α小于30度。

有利地，旁路2的入口段21不与流动阻力件4的前端部42会合（meet）。相反地，入口段21布置为距流动阻力件4的前端部42不少于3毫米的距离d。这个距离d的优选范围为3至7毫米。通常，这个距离d被限定为流动阻力件4的前端部42和入口段21的端部之间的距离，如图1中所示。

如上所介绍的，旁路2包括第一段，本示例中的所述第一段包括入口段21和第一子段22。由于第一子段22与主要通路1平行对齐，因此沟槽31的底部在这个意义上标记为以大于90度（并且小于180度，依据角度α而定）的角度从入口段21转移至第一子段22内的流体的转折点。在本示例中，旁路2的第一段的特征在于其围绕主要通路1，正如能够从图1中导出的：唇状物43和突出部分32均环绕主要通路1周向布置，并且入口段21和第一子段22同样如此。旁路2的周向第一段限制流体中的湍流并且限制旁路2中的流动速度。

相反地，旁路2的第二段（包括第二子段23和第三子段24以及出口段25）布置于旁路构件33内并且不围绕主要通路1。第二段设计为采取相对短并且薄的管道的形式。在本示例中，第二子段23布置为垂直于主要通路1并且为非周向段。第二子段23被连接至旁路2的周向第一子段22。旁路2的第三子段24布置为与主要通路1平行并且也为非周向段。第三子段24的进一步特征在于通过流量传感器6测量流量的段。优选地，流量传感器6为测量加热元件的上游和下游温度的热电传感器，能够从所述温度导出流量。第三子段24连接至出口段25，所述出口段25布置为垂直于主要通路1并且连接至在流动阻力件4之后的主要通路1。

在本流量传感器装置中，旁路2布置为用于绕过主要通路1的段。旁路2接收主要通路1中供给的流体的一部分并且将该部分引导回主要通路1内。主要通路1中的旁路段通常包括流动阻力件4。

在本发明的另一个实施例中，旁路2的第一段可以不围绕主要通路1。流动阻力件4可以全部沿其纵向延伸部（除例如流动阻力件4的上表面之外）被附接至外壳3，所述流动阻力件4的上表面可以为平坦的以用于容许产生非周向的管道。并且，流动阻力件4可以包括在其前端部42处的、作为径向上平坦区域的纵向延伸部的唇状物43。通过类似的方式，外壳3的突出部分32可以不被实现为周向突出部分32、而可以仅形成为与唇状物43相对。通过这种方法，入口段21和第一子段22形成为导向旁路2的其他段的管道。在这样的构造中，外壳3可以甚至不具有凹陷部分34。相反地，流动阻力件4的平坦上端部可以向各自的第一子段22提供足够的空间。在这样的情况下，外壳3的突出部分32可以在很小的程度上在径向上到达主要通路1内。

图3说明根据本发明的另一个实施例的流量传感器装置的纵向切面。为了更好的说明，忽略能够从图1得出的许多附图标记。本实施例与图1的实施例的不同之处在于：到达外壳3的沟槽31内的唇状物不再形成流动阻力件4的整体部分、而是形成标识为间隔物5的分离元件的一部分。间隔物5的端部段形成到达沟槽31内的唇状物51。间隔物5可以采取围绕流动阻力件4的罩的形式，并且可以优选地在将组合的间隔物5/流动阻力件4插入至主要通路1内之前例如通过适合的胶合剂被附接至流动阻力件4。在这个实施例中，间隔物5可以通过诸如胶合剂的适合固定装置被附接至外壳3。

间隔物5可以完全地或部分地被体现为层状的流动元件，所述层状的流动元件包括诸如蜂窝结构的相关表面结构。在这样的实施例中，间隔物5支持在旁路2中的流体部分的层状流动。间隔物5也可以由多个层构成。

本流量传感器装置可以尤其适合测量民用气体的流量。

Claims (11)

1.流量传感器装置，包括：

-主要通路(1)，所述主要通路用于传送流体，

-旁路(2)，所述旁路连接至主要通路(1)以用于传送主要通路中供给的流体的一部分，

-流量传感器(6)，所述流量传感器用于测量在旁路(2)中的流体部分的流量，

其中旁路(2)以旁路(2)的入口段(21)和主要通路(1)的供给段(11)之间的小于30度的角度(α)从主要通路(1)分出；

其中流动阻力件(4)布置于主要通路(1)中在流动方向上处于旁路(2)的入口段(21)之前；

其中入口段(21)布置在距流动阻力件(4)不少于3毫米的距离(d)处。

2.根据权利要求1所述的流量传感器装置，包括：

-其中布置有主要通路(1)的外壳(3)，

-在外壳(3)的内壁中的沟槽(31)；

-突出部分(32)，所述突出部分使沟槽的至少一部分朝向主要通路(1)的方向终止，以及

-唇状物(43、51)，所述唇状物到达沟槽(31)内以使得旁路(2)的入口段(21)形成于唇状物(43、51)和突出部分(32)之间。

3.根据权利要求2所述的流量传感器装置，其中唇状物(43)从流动阻力件(4)延伸并且形成为流动阻力件的整体部分。

4.根据权利要求2所述的流量传感器装置，其中唇状物(51)形成布置于流动阻力件(4)和外壳(3)之间的间隔物(5)的顶部端部。

5.根据权利要求4所述的流量传感器装置，其中间隔物(5)包括层状的流动元件。

6.根据权利要求2所述的流量传感器装置，其中唇状物(43、51)和突出部分(32)均周向布置。

7.根据权利要求4所述的流量传感器装置，其中旁路(2)包括连接至入口段(21)的第一子段(22)，所述第一子段(22)与主要通路(1)平行对齐。

8.根据权利要求7所述的流量传感器装置，其中第一子段(22)各自形成于外壳(3)的内壁的凹陷部分(34)与流动阻力件(4)或间隔物(5)之间。

9.根据权利要求7所述的流量传感器装置，其中旁路(2)包括围绕主要通路(1)的第一段。

10.根据权利要求9所述的流量传感器装置，其中第一段包括入口段(21)以及第一子段(22)。

11.根据权利要求10所述的流量传感器装置，

-其中旁路(2)包括连接至第一子段(22)和主要通路(1)的第二段，所述第二段不围绕主要通路(1)，并且

-其中用于测量流量的流量传感器(6)布置于第二段中。