CN111982214A - 一种微压差通风流量传感器文丘里管 - Google Patents

Abstract

一种微压差通风流量传感器文丘里管，涉及一种文丘里管。本发明解决了现有的文丘里管存在流体测量精度低的问题。本发明圆筒段一侧外端面上开设燕尾槽，圆筒段另一侧外圆周上开设多个第一通压孔，第一通压孔的外圆周上开设第一环形槽，第一环形槽的两侧分别开设一个第一凹槽；第一均压环与圆筒段密封连接；喉部段的内孔由左至右依次开设喉部倒角和喉部通孔；喉部段的外圆周上以环形阵列的形式开设多个第二通压孔，第二通压孔的外圆周上开设第二环形槽，第二环形槽的左右两侧分别开设一个第二凹槽，第二均压环与喉部段密封连接；第二管体为外径逐扩的筒形管体，第二管体与第一管体之间通过焊接的方式固定连接。本发明用于微压差通风流量传感器上。

Description

一种微压差通风流量传感器文丘里管

技术领域

本发明涉及一种文丘里管，具体涉及一种微压差通风流量传感器文丘里管，属于气体体积流量传感器领域。

背景技术

流量是工业中检测的重要参数之一，在制造业、物理化学、生命科学及国防安全中均是需要重点检测的物理量。因压阻式微压差传感器具有灵敏度高、工作频带宽、分辨率高等优点，应用伯努利方程原理，测量文丘里管中的微压差，进而计算得出管路中的流体的体积流量，压阻式微压差传感器的应用越来越广泛。

由压阻式微压差传感器及文丘里管组成流量传感器，影响其流体体积流量的精确测量，除了微压差传感器的精度外，合理设计文丘里管也是测量过程中的重要工作内容之一。而现有的文丘里管通常都是采用一体化结构，且文丘里管内部的表面粗糙度低，不但影响气体的流速和流量，还影响文丘里管内的截面压差，尤其是针对微压差的测量，降低了流体体积流量的测量精度。

综上所述，现有的文丘里管存在应用微压差测量流体流量精度低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的文丘里管存在应用微压差测量流体流量精度低的问题。进而提供了一种微压差通风流量传感器文丘里管。

本发明的技术方案是一种微压差通风流量传感器文丘里管，它包括第一管体、第二管体、第一均压环、第二均压环和多个密封圈，第一管体包括圆筒段和喉部段，圆筒段和喉部段由左至右制成一体，圆筒段的一侧外端面上开设燕尾槽，圆筒段的另一侧外圆周上以环形阵列的形式开设多个第一通压孔，第一通压孔的外圆周上开设第一环形槽，且第一环形槽与多个第一通压孔连通，第一环形槽的左右两侧分别开设一个第一凹槽，圆筒段的筒内直径相等；第一均压环通过安装在两个第一凹槽内的密封圈与圆筒段密封连接；喉部段为筒形，喉部段的内孔由左至右依次开设喉部倒角和喉部通孔，喉部通孔的孔径小于圆筒段的筒内直径；喉部段的外圆周上以环形阵列的形式开设多个第二通压孔，第二通压孔的外圆周上开设第二环形槽，且第二环形槽与多个第二通压孔连通，第二环形槽的左右两侧分别开设一个第二凹槽，第二均压环通过安装在两个第二凹槽内的密封圈与喉部段密封连接；第二管体为外径逐扩的筒形管体，第二管体与第一管体之间通过焊接的方式固定连接，且第二管体与第一管体的轴线在同一条直线上；第二管体与第一管体的筒内表面粗糙度均≤0.8。

进一步地，第一通压孔第二通压孔的直径均为1mm。

进一步地，燕尾槽的锥度为50°。

进一步地，第二管体与第一管体的筒内连接处为无衔接缝隙。

进一步地，第一均压环和第二均压环结构相同，第一均压环包括环体、引压接嘴和两个圆柱形凸起，引压接嘴垂直于环体的轴线并安装在环体上，两个圆柱形凸起对称安装在引压接嘴的两侧。

进一步地，引压接嘴的上端端部设有锥度为40°的斜面。

进一步地，第一均压环和第二均压环通过螺栓安装在第一管体上。

本发明与现有技术相比具有以下改进效果：

当流体流经第一管体1的圆筒段时，在圆筒段均布的通压孔截面产生稳定为压力，通过4个通压孔将压力引至第一环形槽内进行混合，产生均衡的高端压力，流体继续流经第一管体1的喉部段时，根据伯努利方程，截面变小，流速增加，压力减小，减小后的压力在喉部的第二通压孔截面产生稳定的压力，通过喉部的4个第二通压孔将压力引至喉部的第二环形槽内进行混合，产生均衡的低端压力。在圆筒段、喉部段的环形槽两端的凹槽置有橡胶圈，与均压环配合，保持环形槽内流体的稳定性，再由均压环上的引压接嘴将稳定的高、低端压力输出至压阻式微压传感器内进行测量，最后根据伯努利方程计算得出流经文丘里管内流体的体积流量，同时，本发明还通过提高第二管体2与第一管体1的筒内表面粗糙度来共同提高流体测量精度。

目前管路内的气体流速愈来愈快，由伯努利方程可知，温度不变的情况下，管路内流速越快，截面压力越小，给流体流量的测量带来了困难，同时，因为管路内气体流速过快，可能使得气体雷诺数增大，导致气体层流向湍流转变，增大了文丘里管截面中微压差测量的难度。现有文丘里管一般为一体式结构，内部尤其是变截面位置极易影响微压差的精确测量，本发明采用分体式文丘里管，第一管体1和第二管体2采用焊接方式连接，管体分别进行单独加工，大大提高了管壁的加工精度，对管内高速流过的气体影响大大降低，同时，在第一管体1的圆筒段设置多个第一通压孔1-1-2和第一环形槽1-1-3，将圆筒段1-1内第一通压孔1-1-2截面的气体压力引入第一环形槽1-1-3内，进行混合、均压，提高了该截面压力的测量精度。相同原理，在第二管体2的喉部段1-2设置了第二环形槽1-2-4与多个第二通压孔1-2-3，将喉部段1-2的第二通压孔1-2-3截面的气体压力引入至第二环形槽1-2-4进行混合、均压。再通过引压管，将第一环形槽1-1-3内和第二环形槽1-2-4内的气体压力引入至微压差通风流量传感器本体，实现管路气体体积流量的精确测量。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。图2是图1的侧视图。图3是第一管体的主剖视图。图4是第一均压环的主视图。图5是图4的俯视图。图6是图4的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的一种微压差通风流量传感器文丘里管，它包括第一管体1、第二管体2、第一均压环3、第二均压环4和多个密封圈5，第一管体1包括圆筒段1-1和喉部段1-2，圆筒段1-1和喉部段1-2由左至右制成一体，圆筒段1-1的一侧外端面上开设燕尾槽1-1-1，圆筒段1-1的另一侧外圆周上以环形阵列的形式开设多个第一通压孔1-1-2，第一通压孔1-1-2的外圆周上开设第一环形槽1-1-3，且第一环形槽1-1-3与多个第一通压孔1-1-2连通，第一环形槽1-1-3的左右两侧分别开设一个第一凹槽1-1-4，圆筒段1-1的筒内直径相等；第一均压环3通过安装在两个第一凹槽1-1-4内的密封圈5与圆筒段1-1密封连接；喉部段1-2为筒形，喉部段1-2的内孔由左至右依次开设喉部倒角1-2-1和喉部通孔1-2-2，喉部通孔1-2-2的孔径小于圆筒段1-1的筒内直径；喉部段1-2的外圆周上以环形阵列的形式开设多个第二通压孔1-2-3，第二通压孔1-2-3的外圆周上开设第二环形槽1-2-4，且第二环形槽1-2-4与多个第二通压孔1-2-3连通，第二环形槽1-2-4的左右两侧分别开设一个第二凹槽1-2-5，第二均压环4通过安装在两个第二凹槽1-2-5内的密封圈5与喉部段1-2密封连接；第二管体2为外径逐扩的筒形管体，第二管体2与第一管体1之间通过焊接的方式固定连接，且第二管体2与第一管体1的轴线在同一条直线上；第二管体2与第一管体1的筒内表面粗糙度均≤0.8。

本实施方式的圆筒段1-1的筒内直径为Φ40mm，深度为35mm的孔，与管路安装方式采用6个均布的ST4螺套，实现可拆卸安装；圆筒段距离喉部段10mm的圆周处均布设有直径为Φ1mm的第一通压孔，用于将该处的流体压力引出；

本实施方式均布的第一通压孔外侧设置宽2mm，深5mm的第一环形槽，便于流经第一通压孔和第二通压孔的流体在该深槽进行混合，使高压端输出压力保持一致；

在(2×5)mm的第一环形槽两端设置宽4.8mm、深2.7mm的凹槽，用于放置橡胶圈，与均压环进行配合，实现密封；

在靠近喉部段的凹槽端面，直径为Φ52.2mm的圆周上设置4个均布的M1.6、深5mm的安装螺纹，用以固定均压环3；

喉部段1-2通过R7.5mm的圆角，将直径Φ40mm缩减至Φ25mm，使该管路产生微压差；

在距离圆筒段的第一通压孔25mm处，位于喉部段，设置同样的均布直径Φ1mm的第二通压孔，在圆周方向上与圆筒段的第一通压孔保持一致；

喉部段的第二通压孔外侧与圆筒段的第一通压孔外侧布置方式一致：在第二通压孔外侧设置(2×5)mm的第二环形槽，用以使流经4个第二通压孔的流体和混合，使低压端输出压力一致；在第二环形槽的两侧设置宽4.8mm、深2.7mm的凹槽，用于放置橡胶圈，与均压环4进行配合，实现密封；在靠近喉部段末端的凹槽端面，直径为Φ39.2mm的圆周上设置4个均布的M1.6、深5mm的安装螺纹，用以固定均压环4；

在喉部段末端，设置内径Φ30.4mm、外径Φ34mm、深度12mm的圆筒，用以与文丘里管2进行焊接连接；

第二管体2为扩散段，管内部将直径为Φ25mm的管径放大至Φ40mm的原始尺寸，扩散角为7°；

第二管体2的Φ40mm安装端，与第一管体1的安装方式一致；

第二管体2的管径为Φ25mm为焊接端，与第一管体1焊接段尺寸进行配合，且二者内部的Φ25mm管径衔接连贯，无衔接缝隙、无“台阶”，防止产生压力损失；

第二管体2与第一管体1的内部粗糙度≤1.6，防止流体流经管路时，因管壁不平整产生压力损失；

第一均压环3、第二均压环4采用相同的环形结构方式，外部宽度均为24mm，内部宽度为22mm，外部圆周上设置引压接嘴，与均压环相贯，引压接嘴内径为Φ7mm、外径为Φ10mm，引压接嘴内部出口处设置40°的斜面，用以配合引压快接接头实现密封，在引压接嘴外部180°上设置对称直径为Φ2mm，长度为2.25mm的圆柱形凸起，用以配合安装引压快接接头；

均压环安装端设置60°斜面，便于与文丘里管1进行安装；

均压环装配端设置4个Φ1.8mm均布的沉头孔，与文丘里管1进行配合安装，均压环1沉头孔分布在Φ52.2mm的端面圆周上，均压环2沉头孔分布在Φ39.2mm的端面圆周上。

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的第一通压孔1-1-2第二通压孔1-2-3的直径均为1mm。如此设置，用于将该处的流体压力引出。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的燕尾槽1-1-1的锥度为50°。如此设置，用以安装测试管路中添加密封橡胶进行密封。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第二管体2与第一管体1的筒内连接处为无衔接缝隙。如此设置，防止产生压力损失。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1、图3至图6说明本实施方式，本实施方式的第一均压环3和第二均压环4结构相同，第一均压环3包括环体3-1、引压接嘴3-2和两个圆柱形凸起3-3，引压接嘴3-2垂直于环体3-1的轴线并安装在环体3-1上，两个圆柱形凸起3-3对称安装在引压接嘴3-2的两侧。如此设置，便于引出气体；其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1、图3至图6说明本实施方式，本实施方式的引压接嘴3-2的上端端部设有锥度为40°的斜面3-4。如此设置，便于与其他构件连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的第一均压环3和第二均压环4通过螺栓安装在第一管体1上。如此设置，便于拆装。其它组成和连接关系与具体实施方式一至六中任意一项相同。

结合图1至图6说明本发明的工作原理：

两个均压环采用相同的环形结构方式，外部宽度均为24mm，内部宽度为22mm，外部圆周上设置引压接嘴，与均压环相贯，引压接嘴内径为Φ7mm、外径为Φ10mm，引压接嘴内部出口处设置40°的斜面，用以配合引压快接接头实现密封，在引压接嘴外部180°上设置对称直径为Φ2mm，长度为2.25mm的圆柱形凸起，用以配合安装引压快接接头；均压环安装端设置60°斜面，便于与管体进行安装；均压环装配端设置4个Φ1.8mm均布的沉头孔，与管体进行配合安装，均压环沉头孔分布在Φ52.2mm的端面圆周上，均压环沉头孔分布在Φ39.2mm的端面圆周上。

流体流经圆筒段时，在圆筒段均布的通压孔截面产生稳定为压力，通过4个通压孔将压力引至环形槽内进行混合，产生均衡的高端压力，流体继续流经喉部段，根据伯努利方程，减小后的压力在喉部段的通压孔截面产生稳定的压力，通过喉部段的4个通压孔将压力引至喉部段的环形槽内进行混合，产生均衡的低端压力。在圆筒段、喉部段的环形槽两端的凹槽置有橡胶圈，与均压环配合，保持环形槽内流体的稳定性，再由均压环上的引压接嘴将稳定的高、低端压力输出至压阻式微压传感器内进行测量，最后根据伯努利方程计算得出流经文丘里管内流体的体积流量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：它包括第一管体(1)、第二管体(2)、第一均压环(3)、第二均压环(4)和多个密封圈(5)，

第一管体(1)包括圆筒段(1-1)和喉部段(1-2)，圆筒段(1-1)和喉部段(1-2)由左至右制成一体，圆筒段(1-1)的一侧外端面上开设燕尾槽(1-1-1)，圆筒段(1-1)的另一侧外圆周上以环形阵列的形式开设多个第一通压孔(1-1-2)，第一通压孔(1-1-2)的外圆周上开设第一环形槽(1-1-3)，且第一环形槽(1-1-3)与多个第一通压孔(1-1-2)连通，第一环形槽(1-1-3)的左右两侧分别开设一个第一凹槽(1-1-4)，圆筒段(1-1)的筒内直径相等；第一均压环(3)通过安装在两个第一凹槽(1-1-4)内的密封圈(5)与圆筒段(1-1)密封连接；

喉部段(1-2)为筒形，喉部段(1-2)的内孔由左至右依次开设喉部倒角(1-2-1)和喉部通孔(1-2-2)，喉部通孔(1-2-2)的孔径小于圆筒段(1-1)的筒内直径；喉部段(1-2)的外圆周上以环形阵列的形式开设多个第二通压孔(1-2-3)，第二通压孔(1-2-3)的外圆周上开设第二环形槽(1-2-4)，且第二环形槽(1-2-4)与多个第二通压孔(1-2-3)连通，第二环形槽(1-2-4)的左右两侧分别开设一个第二凹槽(1-2-5)，第二均压环(4)通过安装在两个第二凹槽(1-2-5)内的密封圈(5)与喉部段(1-2)密封连接；

第二管体(2)为外径逐扩的筒形管体，第二管体(2)与第一管体(1)之间通过焊接的方式固定连接，且第二管体(2)与第一管体(1)的轴线在同一条直线上；第二管体(2)与第一管体(1)的筒内表面粗糙度均≤0.8。

2.根据权利要求1所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：第一通压孔(1-1-2)第二通压孔(1-2-3)的直径均为1mm。

3.根据权利要求2所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：燕尾槽(1-1-1)的锥度为50°。

4.根据权利要求3所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：第二管体(2)与第一管体(1)的筒内连接处为无衔接缝隙。

5.根据权利要求4所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：第一均压环(3)和第二均压环(4)结构相同，第一均压环(3)包括环体(3-1)、引压接嘴(3-2)和两个圆柱形凸起(3-3)，引压接嘴(3-2)垂直于环体(3-1)的轴线并安装在环体(3-1)上，两个圆柱形凸起(3-3)对称安装在引压接嘴(3-2)的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：引压接嘴(3-2)的上端端部设有锥度为40°的斜面(3-4)。

7.根据权利要求6所述的一种微压差通风流量传感器文丘里管，其特征在于：第一均压环(3)和第二均压环(4)通过螺栓安装在第一管体(1)上。

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