CN107084762B - 一种多气体通用的浮子流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多气体通用的浮子流量计，包括浮子、空心管和浮子安装盘；所述浮子设在空心管内，所述浮子为多个，且多个浮子由密度各不相同的材料制成；所述多个浮子安装在浮子安装盘内；所述空心管位于所述浮子安装盘的上方，且空心管与浮子安装盘在水平面可相对滑动。该浮子流量计通过改变浮子的密度，使该浮子流量计具有通用性，可适用于多种气体的流量测量。

Description

一种多气体通用的浮子流量计
技术领域
本发明涉及一种流量计，具体涉及一种多气体通用的浮子流量计。
背景技术
很多的生产过程需要气体的参与，在实验室模拟生产以及工厂生产实践中，对气体的流量的控制是非常重要的环节。在实验室模拟过程中，常常采用控制变量的方法对不同种类的气体对生产过程的影响进行研究，而由于现有浮子流量计的测量局限性，需要在气体改变时进行相应的标度转化，较费时且易出错。
参见图1，现有浮子流量计主要包括浮子与空心管，浮子设置在锥形管中间，参见图1，其工作原理如下：
设浮子与锥形管之间环形通道处的流速v：
ρ1Av2/2＝V(ρ-ρ1)g
式中，
A：浮子的最大截面积，m2；
V：浮子的体积，m3；
ρ1：浮子的密度，kg/m3；
ρ：被测流体的密度，kg/m3；
v：浮子与锥形管之间环形通道处的流速，m/s。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种多种气体使用的浮子流量计。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多气体通用的浮子流量计，包括浮子和空心管，所述浮子设在空心管内，其特征在于：还包括浮子安装盘；
所述浮子为多个，且多个浮子由密度各不相同的材料制成；
所述多个浮子安装在浮子安装盘内；
所述空心管位于所述浮子安装盘的上方，且空心管与浮子安装盘在水平面可相对滑动。
作为优化，所述空心管由梯形结构的材料将两条斜边分别向梯形结构的中心线卷形成，且梯形结构的两条斜边一条位于空心管内，一条位于空心管外。
作为优化，所述空心管的外壁上设有旋转开关，该旋转开关通过调节所述两条斜边间的距离来调节空心管与竖直面的夹角。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
本发明将不同气体流量的不同转化为浮子流量计的锥度或者浮子密度的改变，解决了现有浮子流量计在出厂标度下只能测量单一气体的问题，实现不同气体在同一流量计的出厂标度下的测量。
通过更改空心管锥度而设计的浮子流量计与传统流量计相比，其测量偏差小于1％，在流量计使用的允许误差范围内。通过改变浮子密度的而设计的浮子流量计与传统流量计无测量偏差。
附图说明
图1为现有浮子流量计的测量原理。
图2为实施例1所述的浮子流量计。
图3为实施例2所述的浮子流量计。
图中：1-浮子、2-浮子安装盘、3-空心管、4-旋转开关
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：多气体通用的浮子流量计，包括浮子和空心管，所述浮子设在空心管内，还包括浮子安装盘；
所述浮子为多个，且多个浮子由密度各不相同的材料制成；
所述多个浮子安装在浮子安装盘内；
所述空心管位于所述浮子安装盘的上方，且空心管与浮子安装盘在水平面可相对滑动。
通过改变流量计中的浮子，实现流量计的通用性，从而解决了现有技术中浮子流量计只能针对一种气体进行测量的缺陷。
改变空心管中浮子的方法，准备不同密度、形状相同的浮子置于圆盘形装置中，在变换被测气体时，通过旋转浮子安装盘将对应的盛放浮子的装置与空心管相连，从而完成对不同气体的流量测量。
设浮子稳定时，流体通过的体积流量为Q：
式中，α：流量系数；
A0：浮子稳定位置时所处的空心管的环形通道面积，m2。
式中，
R：浮子稳定位置处的空心管的半径，m；
r：浮子的半径，m；
空心管的倾角，即空心管的管壁与竖直面的夹角。
改变浮子流量计内部浮子而进行多气体流量测量的浮子流量计
根据公式(2)可得
式中，
ρa,ρb表示当测量不同气体，浮子处于空心管同一高度时，所对应选择的两种浮子的密度。
通过对浮子流量计原理的进一步推导计算，将两种气体通过空心管时的流量比转换为浮子的密度比，即根据被测气体不同相应的改变浮子从而进行同一标度下多气体的流量测量。
通过上述公式推倒可见，在流量计其他参数不变的情况下，当不同的气体流过使得浮子处于相同位置时，气体的实际流量比可近似转换为锥形管的倾角比。
实施例2：多气体通用的浮子流量计，包括浮子和空心管，所述浮子设在空心管内，空心管由梯形结构的材料将两条斜边分别向梯形结构的中心线卷形成，且梯形结构的两条斜边一条位于空心管内，一条位于空心管外。
作为优化，所述空心管的外壁上设有旋转开关，该旋转开关通过调节所述两条斜边间的距离来调节空心管与竖直面的夹角。
将不同气体的流量比转换为空心管的倾角比：
根据公式(2)和公式(3)，对于a,b两种气体，A0a/A0b＝K-1；
又得
近似得
进一步近似得
不同气体通过浮子流量计时的流量比：
式中，
Qa,Qb：为不同气体的流量，m3/s；
ρa,ρb：不同气体的密度，kg/m3。
由于浮子的密度远大于气体的密度，因此用了近似的方法忽略了气体的密度。记表示气体的密度修正系数，通常将b气体选定为空气，从而在传统的浮子流量计中进行标度的转换。
改变浮子流量计倾角的方法，选用具有弹性的材料制造空心管壁，在对不同的气体进行流量测量时，通过旋动装置对空心管的形状进行控制，即改变空心管的倾角，从而完成不同气体的流量测量。
通过对浮子流量计原理的进一步推导计算以及部分近似，将两种气体通过空心管时的流量比转换为空心管的夹角比，即改变空心管的夹角从而进行同一标度下多气体的流量测量。
通过上述公式推倒可见：当不同的气体流过使得浮子处于相同位置时，在流量计其他参数不变的情况下，气体的实际流量比可转换为浮子材料的密度比。
实施例3：一种多气体通用的浮子流量计，包括浮子和空心管，所述浮子设在空心管内，还包括浮子安装盘；
所述浮子为多个，且多个浮子由密度各不相同的材料制成；
所述多个浮子安装在浮子安装盘内；
所述空心管位于所述浮子安装盘的上方，且空心管与浮子安装盘在水平面可相对滑动；
所述空心管由梯形结构的材料将两条斜边分别向梯形结构的中心线卷形成，且梯形结构的两条斜边一条位于空心管内，一条位于空心管外。
该浮子流量计即改变浮子的密度，又改变空心管与竖直面的夹角，从而实现该浮子流量计对多种气体的通用性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种多气体通用的浮子流量计， 包括浮子和空心管，所述浮子设在空心管内，其特征在于：还包括浮子安装盘；
所述浮子为多个，且多个浮子由密度各不相同的材料制成；
所述多个浮子安装在浮子安装盘内；
所述空心管位于所述浮子安装盘的上方，且空心管与浮子安装盘在水平面可相对滑动；
所述空心管由梯形结构的材料将两条斜边分别向梯形结构的中心线卷形成，且梯形结构的两条斜边一条位于空心管内，一条位于空心管外；
所述空心管的外壁上设有旋转开关，该旋转开关通过调节所述两条斜边间的距离来调节空心管与竖直面的夹角。
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