CN109029835B - 流体静压测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流体静压测量装置，包括测压封头、取压机构、取压头和取压管，所述取压机构呈两端开口的中空结构，所述中空结构形成缓冲腔，所述取压机构上设置有取压孔用于连通外界与所述缓冲腔，所述测压封头与所述取压机构可拆卸连接并对所述取压机构的一端开口进行密封，所述取压管的一端连接于所述取压机构的另一端开口处并与所述取压机构连通，所述取压头呈两端开口的管状结构，所述取压头设置于所述缓冲腔内，所述取压头的一端与所述取压管连通。本发明提供的流体静压测量装置结构简单、安装方便，对所测流场改变较小，且可用于多层壳体内部流体静压的测量，适用范围广，测量准确，对流体静压测量具有重要意义。

Description

流体静压测量装置
技术领域
本发明属于流体力学参数测量技术领域，尤其涉及一种流体静压测量装置。
背景技术
目前，已有的静压测量装置在稳态下测量准确性较高，但针对复杂瞬变流场的静压测量，静压测量准确性，尤其是响应精度受流场内瞬变动压的影响较大。现有的测量混合流场内局部区域静压的测量装置，包括测量复杂几何流场内某一局部点当地静压和测量管道内流体静压的测量装置，均针对特定的被测量对象的结构形式进行设计，缺少普遍适应性，
中国专利申请CN2674423Y公开一种空气流体静压测量接头，但该专利只适用于气态流场，结构复杂，对测量装置的布置空间要求较高，且无法用于高温高压环境的流体静压测量；中国专利CN106546374A公开一种复杂流场内静压测量装置，可用于复杂瞬变流场内某一局部区域当地静压测量，装置结构包括取压管、连接管、取压头、取压机构及折流板，配合压力传感器使用。但该专利的取压机构直径比取压管更大，在设备中安装完成后无法直接拆卸，且结构相对复杂，测量装置中长折流板和短折流板的安装角度对测量结果有一定影响。
因此，亟需一种能用于复杂流场内静压测量、结构简单、安装方便且测量精度高的流体静压测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能用于复杂流场内静压测量、结构简单、安装方便且测量精度高的流体静压测量装置。
为实现上述目的，本发明提供一种流体静压测量装置，包括测压封头、取压机构、取压头和取压管，所述取压机构呈两端开口的中空结构，所述中空结构形成缓冲腔，所述取压机构上设置有取压孔用于连通外界与所述缓冲腔，所述测压封头与所述取压机构可拆卸连接并对所述取压机构的一端开口进行密封，所述取压管的一端连接于所述取压机构的另一端开口处并与所述取压机构连通，所述取压头呈两端开口的管状结构，所述取压头设置于所述缓冲腔内，所述取压头的一端与所述取压管连通。
较佳地，所述取压机构的外径与所述取压管的外径相等。取压机构外径与取压管外径相等，便于本发明流体静压装置的安装与拆卸，尤其对于所测流场在多层壳体内部的情况，测量时，可在多层壳体上垂直开孔，将本发明提供的流体静压测量装置垂直安装在多层壳体上，且由于取压机构外径与取压管外径相等，在测量完成后，本发明提供的流体静压测量装置也可直接拆卸，为测量多层壳体内流场的静压提供更多便利。
较佳地，所述取压头与所述取压管之间设置有连接管，所述连接管的一端与所述取压头连通，所述连接管的另一端与所述取压管连通。
较佳地，所述连接管为异径管，所述异径管的一端内径与所述取压头的内径相等，所述异径管的另一端内径与所述取压管的内径相等。
较佳地，所述取压头的内径小于所述取压管的内径。当流体从取压头流入取压管时，由于取压管内径大于取压头，流体在流入取压管时流速降低，这样可以减少流速对所测压力值的影响，保证测得的压力值的稳定性与准确性。
较佳地，所述测压封头设置有向远离所述取压机构方向突出的凸起。在测压封头设置凸起，用于取压机构的旋紧操作，便于取压机构与测压封头的连接及与安装工具相配合。
较佳地，所述凸起呈六方体结构。
较佳地，所述取压管另一端设置有压力变送器。
较佳地，所述取压管与所述取压机构的连接处设置有螺纹，所述取压管与所述取压机构藉由所述螺纹可拆卸连接。
较佳地，与所述取压机构轴线垂直的横截面上设置有多个所述取压孔。在取压机构的横截面上设置多个取压孔，所测流场内的流体从多个方向进入取压机构的缓冲腔内，提高取压的准确性。
较佳地，所述测压封头、所述取压机构、所述取压头和所述取压管由耐腐蚀不锈钢材质制成。耐腐蚀不锈钢材质可延长本发明流体静压测量装置的使用寿命，保证其能适应高温高压的使用环境。
与现有技术相比，本发明提供的流体静压测量装置，包括测压封头。取压机构、取压头和取压管，取压机构上设置有取压孔，可用于混合复杂流场内的静压测量，测量时，将本发明流体静压测量装置安装在所需测量流场内，流场内流体经过布置在取压机构上的取压孔进入缓冲腔内，缓冲腔内流体流速降低，并通过取压头进入取压管，测得压力值。本发明提供的流体静压测量装置结构简单、安装方便，对所测流场改变较小，且可用于多层壳体内部流体静压的测量，适用范围广，测量准确，对流体静压测量具有重要意义。
附图说明
图1为本发明流体静压测量装置的立体图；
图2为本发明流体静压测量装置剖视图；
图3为本发明流体静压测量装置仰视图；
图4为图1中A-A截面示意图；
图5为本发明流体静压测量装置在多层壳体内流场静压测量示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术方案、构造特征、所实现的技术效果，以下结合具体实施方式并配合附图详予说明。
如图1至图4所示，本发明提供的流体静压测量装置100，包括测压封头1、取压机构2、取压头3和取压管4，测压封头1、取压机构2、取压头3和取压管4均由不锈钢材质制成。取压机构2呈两端开口的中空结构，中空结构形成缓冲腔21，取压机构2上设置有取压孔22用于连通外界与缓冲腔21，测压封头1与取压机构2可拆卸连接并对取压机构2的一端开口进行密封，取压管4的一端连接于取压机构2的另一端开口处并与取压机构2连通，取压头3呈两端开口的管状结构，设置于缓冲腔21内，且取压头3的一端与取压管4连通，并形成取压通道5。在测量流体静压时，将本发明提供的流体静压测量装置100与流场当地点位置重合，流场内流体经过布置在取压机构2上的取压孔22进入缓冲腔21内，缓冲腔21内流体流速降低，并通过取压通道5进入取压管4，并将压力传送至与取压管4连接的压力变送器，获得压力测量值。
参见图1及图3，测压封头1将取压机构2的一端开口密封，测压封头1设置有向远离取压机构2方向突出的凸起11，凸起11呈六方体结构，便于测压封头1与取压机构2的连接与拆卸及与安装工具相配合，在取压机构2轴线垂直的横截面上设置有多个取压孔22，具体地，取压孔22可设置在多个横截面上，参见图2和图4，本实施例中，共设置有8个取压孔，位于两个横截面上，其中每一个横截面上设置有4个取压孔22，且这四个取压孔22均匀分布。均匀分布的取压孔22，能够使所测流场内的流体从不同的方向进入取压机构2的缓冲腔21内，以提高所测静压值的准确性。此外，取压孔22的孔径大小可根据实际的所测流体的粘度进行选择，本实施例中的取压孔22孔径大小可设置为0.5-1.0mm，当流体粘度较大时，可选用较大的孔径值，如1.0mm，当流体粘度较小时，可选择较小的孔径值。如0.5mm。取压管4的一端与取压机构2的另一端开口进行连接，取压管4的另一端用于连接压力变送器。具体地，在取压管4与取压机构2的连接处设置有螺纹7，取压管4与取压机构2藉由螺纹7可拆卸连接，且取压管4与取压机构2的外径相等，同轴度小于0.05mm，这样有利于本发明流体静压测量装置100的安装与拆卸。尤其对于所测流场在多层壳体内部的情况，如图5所示，测量时，可在多层壳体200上垂直开孔，将本发明提供的流体静压测量装置100垂直安装在多层壳体200上，且由于取压机构2外径与取压管4外径相等，在测量完成后，本发明提供的流体静压测量装置100可直接拆卸，为测量多层壳体200内流场的静压提供更多便利。在本实施例中，取压管4与取压机构2的外径均为8-12mm。此外，取压管4与取压机构2的壁厚可根据所测流场内的压力进行选择，当所测流场内压力为10至15MPa时，取压管4壁厚为4mm，取压机构2壁厚为1.5mm，当所测流场内压力为常压至10MPa时，取压管4壁厚和取压机构2壁厚可适当减薄。
继续参见图2，取压头3的一端开口与取压管4连通，另一端开口用于供缓冲腔21内的流体流入。取压头3与取压管4之间设置有连接管6，连接管6一端与取压头3连通，另一端与取压管4连通。具体在本实施例中，连接管6为异径管，具体地，连接管6与取压头3连接端的内径与取压头3相等，连接管6与取压管4连接端的内径与取压管4的内径相等，且取压管4的内径大于取压头3的内径，以降低流体流入取压管4时的流速，减少流速对所测压力值的影响，保证测得的压力值的准确性。另外，连接管6与取压头3、取压管4的连接处均需做去毛刺处理，以保证缓冲腔21内的流体顺畅地在取压通道5内流通。
本发明提供的流体静压测量装置100还可用于测量复杂流场内的流速即，
Figure BDA0001688794000000051
式中，v为流体流速，m/s；
P总为取压管4单独放置于流场内某一当地点时取压管4口垂直迎向流体来流方向测得的当地点总压，Pa；
P静为流体静压测量装置100放置于流场内同一当地点测得的当地点静压，Pa；
ρ为流体密度，kg/m3。
本发明提供的流体静压测量装置100，包括测压封头1。取压机构2、取压头3和取压管4，取压机构2上设置有取压孔22，可用于混合复杂流场内的静压测量，测量时，将本发明流体静压测量装置100安装在所需测量流场内，流场内流体经过布置在取压机构2上的取压孔22进入缓冲腔21内，缓冲腔21内流体流速降低，并通过取压头3进入取压管4，测得压力值。本发明提供的流体静压测量装置100结构简单、安装方便，对所测流场改变较小，且可用于多层壳体内部流体静压的测量，适用范围广，测量准确，对流体静压测量具有重要意义。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种流体静压测量装置，适用于多层壳体内部流体静压的测量，其特征在于，包括测压封头、取压机构、取压头和取压管，所述取压机构呈两端开口的中空结构，所述中空结构形成缓冲腔，所述取压机构上设置有取压孔用于连通外界与所述缓冲腔，所述测压封头与所述取压机构可拆卸连接并对所述取压机构的一端开口进行密封，所述取压管的一端连接于所述取压机构的另一端开口处并与所述取压机构连通，所述取压头呈两端开口的管状结构，所述取压头设置于所述缓冲腔内，所述取压头的一端与所述取压管连通，所述取压机构的外径与所述取压管的外径相等，与所述取压机构轴线垂直的横截面上设置有多个所述取压孔。
2.如权利要求1所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述取压头与所述取压管之间设置有连接管，所述连接管的一端与所述取压头连通，所述连接管的另一端与所述取压管连通。
3.如权利要求2所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述连接管为异径管，所述异径管的一端内径与所述取压头的内径相等，所述异径管的另一端内径与所述取压管的内径相等。
4.如权利要求3所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述取压头的内径小于所述取压管的内径。
5.如权利要求1所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述测压封头设置有向远离所述取压机构方向突出的凸起。
6.如权利要求5所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述凸起呈六方体结构。
7.如权利要求1所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述取压管与所述取压机构的连接处设置有螺纹，所述取压管与所述取压机构藉由所述螺纹可拆卸连接。
8.如权利要求1所述的流体静压测量装置，其特征在于，所述测压封头、所述取压机构、所述取压头和所述取压管由耐腐蚀不锈钢材质制成。
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