CN105675064A - 一种液体涡轮流量传感器 - Google Patents

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张涛
孙立军
郭素娜
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Tianjin University
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Tianjin University
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
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Abstract

本发明涉及一种液体涡轮流量传感器，包括前导流件、叶轮和后导流件，叶轮叶片为根部较宽而顶部较窄的螺旋叶片，叶轮前部为锥形。本发明的叶轮叶片力矩中心不随流量变化而变化，可以有效减小液体涡轮流量传感器的线性度误差，提高其测量精度。

Description

一种液体涡轮流量传感器
技术领域
本发明涉及一种液体涡轮流量传感器。
背景技术
涡轮流量传感器是速度式流量传感器中很重要的一类，因其具有结构简单、精度高、重复性好、重量轻等优点，在流量标准装置量值传递、天然气和油品贸易计量、航空航天等领域，已获得广泛应用。
液体涡轮流量传感器的内部结构如图1所示，当液体流入传感器时，流动流体的驱动力矩使叶轮6旋转，其旋转速度与体积流量近似成比例。叶轮转速通过信号检测放大器检测得到，并转化成脉冲信号输出。输出脉冲的频率f与通过流量传感器的流量qv之比K即为仪表系数。
理想状态下，K为常量。然而，在实际工作状态下，仪表系数K值随着被测流量的变化而变化，且受传感器的结构参数、流体介质粘度和密度等多种因素影响，使得K-qv特性曲线具有明显的非线性。特性曲线的非线性程度，对传感器的测量精度起到了决定性的影响。因而，传感器的线性度误差称为评价传感器精度高低的重要指标。
现有液体涡轮流量传感器的叶轮6正视图和三维示意图，如图2和图3所示，其顶部10与叶片根部11的宽度相同。流量较小时，由于雷诺数较低，被测流体处于层流或层流向湍流转换的过渡状态，液体涡轮流量传感器的叶轮6受到的力矩和力矩中心随流量的变化不断产生变化，使得仪表系数K不再为一常量，整个量程范围内的线性度误差变大，传感器的精度降低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有更高精度的液体涡轮流量传感器。本发明的技术方案如下：
一种液体涡轮流量传感器，包括前导流件、叶轮和后导流件，其特征在于，叶轮叶片为根部较宽而顶部较窄的螺旋叶片，叶轮前部为锥形。
本发明的叶轮叶片力矩中心不随流量变化而变化，可以有效减小液体涡轮流量传感器的线性度误差，提高其测量精度。本发明的技术方案如下：
附图说明
图1为液体涡轮流量传感器的安装示意图；
图2为现有技术液体涡轮流量传感器的叶轮结构主视图；
图3为现有技术液体涡轮流量传感器的叶轮三维结构示意图；
图4为本发明中的叶轮结构主视图；
图5为本发明中的叶轮三维结构示意图。
图中标号说明：1壳体；2前导流件；3卡圈；4后导流件；5定位钉；6叶轮；7叶片；8叶轮轴；9轮毂；10叶片顶部；11叶片根部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
参见图1、图4和图5，本发明提供的高精度液体涡轮流量传感器，具体包括新型叶轮6，其叶片7为叶片顶部10与叶片根部11的宽度不相等的螺旋叶片。
本发明针对小流量点时雷诺数较低，现有技术叶片力矩中心易受流量变化而变化，导致整个量程范围内传感器的线性度变差的缺点，结合CFD(计算流体力学)仿真，提供一种高精度的液体涡轮流量传感器，其内部包含一种新型叶轮，该叶轮的叶片7为根部较宽而顶部较窄的螺旋叶片，叶轮前部(按照流体流动方向，叶轮前部位于上游)为锥形，其正视图和三维示意图如图4和图5所示，该叶轮叶片力矩中心不随流量变化而变化，有效减小液体涡轮流量传感器的线性度误差，提高其测量精度。
通过实验对现有技术与本发明的液体涡轮流量传感器性能进行了对比。选取DN10、DN40、DN100三个口径的液体涡轮流量传感器为样机，实验在天津大学流量实验室水流量标准装置上进行，实验采用静态称重法，装置整体扩展不确定度为0.0475(k＝2)。实验结果如表1所示。
由表1数据可以看出，本发明的液体涡轮流量传感器，其线性度误差较之现有技术液体涡轮流量传感器明显减小，口径为10mm的液体涡轮流量计线性度误差降至0.17％，口径为40mm的液体涡轮流量计线性度误差降至0.16％，口径为100mm的液体涡轮流量计线性度误差降至0.088％，全部达到了使用0.2级的高精度标准。
表1与现有技术实验结果对比

Claims (1)

1.一种液体涡轮流量传感器，包括前导流件、叶轮和后导流件，其特征在于，叶轮叶片为根部较宽而顶部较窄的螺旋叶片，叶轮前部为锥形。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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