CN112484792B - 隔离更换型/喷射型感应式涡街流量计 - Google Patents

Abstract

本装置涉及流体流量的测量装置技术领域，尤其是一种隔离更换型/喷射型感应式涡街流量计。隔离更换喷射型感应式涡街流量计包括漩涡发生体、表体、表头和信号传输装置，信号传输装置包括装置座，装置座的中部开设有安装腔体，安装腔体内安装有抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，装置座内还开设有装置座引压孔，装置座引压孔位于安装腔体的外侧，装置座引压孔与安装腔体之间通过增压孔连通；表体上开设有表体引压孔，表体引压孔的上端与装置座引压孔连通。隔离更换型感应式涡街流量计包括漩涡发生体、表体、表头和抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置。本发明体积小、安全可靠、测量精度高、性能优良、抗振动性能好、可测小流量、量程宽。

Description

隔离更换型/喷射型感应式涡街流量计

技术领域

本装置涉及流体流量的测量装置技术领域，尤其是一种隔离更换型/喷射型感应式涡街流量计。

背景技术

上世纪70年代第一台涡街流量计的诞生，轰动世界流量行业，美国专家预言不久的将来会取代已大量应用了上百年的节流装置。几十年来，各国科学家，流量行业科技人员，广大用户在科研、生产、应用中经历了不懈努力，相继出现了热敏电阻、压电晶体、差动电容、超声波等原理及器件制造的涡街流量计，由于其核心部件检测流量信号的涡街流量传感器(或称信号检测器、探头、传感头)，当其出现损坏和泄露等故障时，需要停流才能更换检修。但上述流量计大多不能实现在线不停流更换检修传感器。停流检修意味着生产线要停产，停产是现代化生产中的一个大忌，如石化厂停产一小时就可能损失上百万元，甚至更多，供热管网不仅影响生产，还将影响百姓的正常生活。另外涡街流量计普遍存在震动干扰的问题，小流量下限无法测量的问题，超高温无法测量的问题，提高性噪比是世界面临的难题。

随着科技的发展，可在线更换的涡街流量计诞生。诞生目前在线可更换的涡街流量计或其他类型的涡街流量计还存在诸多结构设计的问题。

例如专利号为中国CN01205954.4提供的不断流量下可更换涡街流量传感器的传感头和中国专利CN101979964B提供的可在线更换传感器的涡街流量计，均采用插接结构，其共同点是将装有检测元件的探头(或称传感器、传感头)的振动杆插接在另一个类似的金属振动杆(传力杆)或弹性体与支撑腔插接，另一个共同点都是采用长条形压电晶体检测元件。他们的缺点是生产制造复杂，加工和组装难度大，特别是其接插结构的接触点易产生振动噪声，影响旋涡作用力的传递，信号质量远不如单体探头结构，抗振动性能很差，因此信噪比较差，严重时无法正常工作，更难以测量小流量。

再如中国专利CN103196498B提供的在线更换型感应式涡街流量计，其感震片易受震动干扰，探头的漩涡受力杆会产生自震和共震干扰，至使信号质量较差，信噪比较差。又因由于感震片设计存在问题；感震片面积大且厚度较厚，信号较弱，薄了抗压能力差且有爆炸风险，信噪比差等结构上存在多种缺陷，小流量测量困难，信噪比的好坏是直接影响流量计性能优劣的重要指标。这一问题急需得到解决。

上述流量计的结构还存在以下通病：(1)容易将输送流量的管道的震动干扰传递到检测传感器(或探头)；(2)均采用信号震动杆或漩涡发生体，由于震动杆的力臂较长及体重较大，漩涡发生体质量较大，很容易造成自震干扰或共震干扰；(3)探头大多采用的是法兰安装结构，其与表体间采用密封垫，时有发生泄漏事故，更不能不停流在线更换传感器；(4)上述流量计的探头振动杆一般深入到管道表体内径内且在旋涡发生体的尾部之后，在一定流速下由于振动杆产生二次涡流，故这种结构会产生非线性失真，影响测量精度，是涡街流量计至今不可逾越的难题，精度是衡量一台流量计又一重要性能指标；(5)易受高流速的冲击，在一定振荡频率下会使探头杆断裂。

装置内容

本装置的目的在于提供一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其结构简单、体积小、安全可靠、安装和维修简便易操作、测量精度高、性能优良、抗振动性能好、可测小流量、量程宽、耐高温高压、可远程传输检测多参数、用途广且可不停流检修并方便更换活动感应检测传感器。

本装置解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，包括漩涡发生体、表体、引压管、连接座、表头和信号传输装置，其中：

所述信号传输装置包括装置座，装置座的中部开设有安装腔体，安装腔体内安装有抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，装置座内还开设有装置座引压孔，装置座引压孔位于安装腔体的外侧，装置座引压孔与安装腔体之间通过呈喇叭形的增压孔连通；

所述表体上开设有表体引压孔，表体引压孔的上端与引压管的下端连通，引压管的上端与装置座引压孔连通；

本发明中，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置安装在信号传输装置上成为一体，其减震信号振动片或减震信号振动体伸入在信号传输装置下部位的腔体即安装腔体下部以内，信号传输装置下端设置有漩涡作用力的传导孔即装置座引压孔，其装置座引压孔通过引压管与表体上开设的表体引压孔连通，为了增加引压的作用力，装置座引压孔与安装腔体之间通过呈喇叭形的增压孔连通，当压力传导到增压孔处由于突然变径致使加速将介质喷射到安装腔体内的减震信号振动片或减震信号震动体，作用力加速将介质喷射到腔体内的减震信号振动片或减震信号振动体两侧形成差动信号，从而弯距力提高，信号增强，因此可以检测到很小流量的微弱信号。

一种隔离更换型感应式涡街流量计，包括依次连接的漩涡发生体、表体、表头、连接座和抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置安装在表体上，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置的减震信号振动机构在漩涡发生体内或漩涡发生体尾部后侧。

进一步的，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置包括测量腔体，所述测量腔体的下端部设置有感震片，感震片的下端设置有柱体，柱体的下端设置有减震信号振动机构，测量腔体的内部设置有检测传感器；其中：

所述感震片及感震片的上端面或/和下端面设置有环形槽及环形薄片，检测传感器设置在感震片的上端面；或者感震片的上端面设置的上端柱体，检测传感器设置在上端柱体的端面上；

所述减震信号振动机构为减震信号振动薄片或减震信号振动体；

抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置在使用时，旋涡产生的作用力作用在减震信号振动机构的一侧，由于减震信号振动机构与柱体连接成一体；而柱体又与感震片结合成整体，其结合部位构成作用力弯距区域，将升力传递到感震片的环形槽的槽底的环形薄片，因检测传感器压装或封装在测量腔体中的感震片上，检测传感器在相应弯距区域接受到的应力使压电陶瓷元件产生压电电荷效应即流量信号传递到智能放大器表头上，显示瞬时流量和累积流量等参数，并输出标准信号。

进一步的，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置中至少减震信号振动机构采用轻型金属材料制成，或采用非金属材质制成，更进一步的，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置中至少减震信号振动机构为钛合金材质，或为铝合金材质，或为碳纤维材质，或为PPS塑料、PPR塑料、PPC塑料材质。

进一步的，所述感震片开设的环形槽底部的厚度即环形薄片为0.3mm-3mm。

进一步的，所述环形槽的宽度为0.5mm-5mm。

进一步的，所述减震信号振动薄片的厚度为0.05mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为5mm-30mm，宽度为5mm-30mm。

进一步的，所述减震信号振动薄片上设置有防震结构，所述防震结构为减震筋骨。

本发明的技术方案中，减震信号振动机构信噪比好，体积小，重量轻，力距短。传统涡街流量计的传感器(简称探头)的震动杆为了获得较大受力(即较强信号)只有加长震动杆的长度，加大杠杆作用，但这样会加剧震动杆的自身的共震干扰和外部震动干扰，另外传统震动杆直径较粗较长较厚故自身质量大，也是造成上述干扰的另一个原因，干扰严重时无法正常工作。本发明的，减震信号振动机构设计时从如下几个方面考虑：(1)要薄要短以减轻其重量减少噪声，其厚度是传统震动杆的几十分之一，长度是传统震动杆的几分之一；(2)材料采用轻型耐腐蚀抗高温材料如钛合金或采用非金属材质如PPS塑料材料进一步降低噪声，为了减震和自震在减震信号振动薄片上设计有减震和防止自震的筋骨结构；(3)减震信号振动薄片要宽以增加受力面积，宽度是传统震动杆的数倍，提高了信号灵敏度。

本发明的技术方案中，为了获得更好信噪比，感震片设计既要提高抗压能力又要提高灵敏度还要减少噪声和震动干扰。感震片设计成片底开设环形槽或/和片顶开设环形槽的结构，环形槽的内径与柱体直径一致，形成作用力弯距区域。环形槽的底部即环形薄片的厚度越薄其灵敏度越高，然而厚度越薄抗压能力越差，这是一对矛盾，早期产品检测传感器面积大体积大因此感震片的面积也大厚度也厚其灵敏度较差。工业管道其介质流动压力很大；从几MPa到几十Mpa，这就意味着薄片存在安全爆炸的风险，因此本发明设计了克服以前无环形槽的缺陷，既满足了灵敏度的要求又满足了抗压能力的要求。另外感震片上端面开设环形槽时环形槽的内部形成柱体，柱体上端面形成小平台，减少了检测传感器与感震片的接触面积，从而减少了震动干扰或信噪。

进一步的，所述减震信号振动体为由下至上呈斜面延伸的下端薄上端厚的振动体结构。

进一步的，所述减震信号振动体的长度为5mm-25mm，宽度为2mm-12mm，下端厚度为0.05mm-1.5mm。

进一步的，所述增压孔的位置与减震信号振动机构的位置相对应，当压力传导到增压孔处由于突然变径致使加速将介质喷射到安装腔体内的减震信号振动片或减震信号震动体，作用力加速将介质喷射到腔体内的减震信号振动片或减震信号振动体两侧形成差动信号，从而弯距力提高，信号增强，因此可以检测到很小流量的微弱信号。

进一步的，所述增压孔为喇叭形渐缩孔，或为直筒形孔。

本装置的有益效果是：与现有技术相比，本装置的一种隔离更换型/喷射型感应式涡街流量计具有以下优点：结构简单、体积小、安全可靠、安装和维修简便易操作、测量精度高、性能优良、抗振动性能好、可测小流量、量程宽、耐高温高压、可远程传输检测多参数、用途广且可不停流检修并方便更换活动感应检测传感器。

附图说明

图1为本发明的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计的总体结构主视示意图(局部剖切)；

图2为本发明的一种隔离更换型感应式涡街流量计的总体结构主视示意图(局部剖切)

图3为本发明实施例1的抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置的结构示意主视图(局部剖切)；

图4为本发明实施例1的抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置的结构示意侧视图；

图5为本发明实施例2的抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置的结构示意主视图(局部剖切)；

其中，1测量腔体、2感震片、3柱体、4减震信号振动机构、5检测传感器、6环形槽、7环形薄片、8减震筋骨、9上端柱体、10漩涡发生体、11表体、12引压管、13信号传输装置、14安装腔体、15抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置、16装置座引压孔、17增压孔、18表体引压孔、19表头、20连接座。

具体实施方式

为使本装置实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本装置实施例中的附图，对本装置实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1、图3和图4所示的实施例中，一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，包括漩涡发生体10、表体11、连接座20、表头19、引压管12和信号传输装置13，漩涡发生体10、表体11、连接座20、表头19依次连接，引压管12和信号传输装置1位于连接座内，其中：

所述信号传输装置13包括装置座，装置座的中部开设有安装腔体14，安装腔体14内安装有抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置15，装置座内还开设有装置座引压孔16，装置座引压孔16位于安装腔体14的外侧，装置座引压孔16与安装腔体14之间通过呈喇叭形的增压孔17连通；

所述表体11上开设有表体引压孔18，表体引压孔18的下端与漩涡发生体10连通，表体引压孔18的上端与引压管12的下端连通，引压管12的上端与装置座引压孔16连通。

所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，包括测量腔体1，测量腔体1选用焊接型螺纹测量腔体，或选用法兰型螺纹测量腔体；所述测量腔体1的下端部设置有感震片2，感震片2的下端设置有柱体3，柱体3的下端设置有减震信号振动机构4，测量腔体1的内部设置有检测传感器5，所述感震片2为下端面开设有环形槽6及环形薄片7，检测传感器5通过封装或紧固件压紧的形式设置在感震片2的上端面。

本实施例中，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置采用钛合金材料制成。

本实施例中，所述环形薄片的厚度为0.2mm-3mm；所述感震片设置的环形槽的宽度为0.3mm-5mm。

本实施例中，所述减震信号振动机构4为减震信号振动薄片，所述减震信号振动薄片上设置有防震结构，所述防震结构为减震筋骨8。

本实施例中，所述减震信号振动薄片的厚度为0.1mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为10mm-20mm，宽度为5mm-20mm。

本实施例中，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置安装在信号传输装置上成为一体，其减震信号振动片或减震信号振动体伸入在信号传输装置下部位的腔体即安装腔体下部以内，信号传输装置下端设置有漩涡作用力的传导孔即装置座引压孔，其装置座引压孔通过引压管与表体上开设的表体引压孔连通，为了增加引压的作用力，装置座引压孔与安装腔体之间通过呈喇叭形的增压孔连通，当压力传导到增压孔处由于突然变径致使加速将介质喷射到安装腔体内的减震信号振动片或减震信号震动体，作用力加速将介质喷射到腔体内的减震信号振动片或减震信号振动体两侧形成差动信号，从而弯距力提高，信号增强，因此可以检测到很小流量的微弱信号

实施例1中的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其下限气体流速为1.2m/s左右。抗震效果1.0g-2.0g。

实施例2

一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，包括依次连接的漩涡发生体10、表体11、表头19、引压管12和信号传输装置13，其中：

所述信号传输装置13包括装置座，装置座的中部开设有安装腔体14，安装腔体14内安装有抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置15，装置座内还开设有装置座引压孔16，装置座引压孔16位于安装腔体14的外侧，装置座引压孔16与安装腔体14之间通过呈喇叭形的增压孔17连通；

所述表体11上开设有表体引压18孔，表体引压孔18的下端与漩涡发生体10连通，表体引压孔18的上端与引压管12的下端连通，引压管12的上端与装置座引压孔16连通。

如图5所示，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，包括测量腔体1，测量腔体1选用焊接型螺纹测量腔体，或选用法兰型螺纹测量腔体；所述测量腔体1的下端部设置有感震片2，感震片2的下端设置有柱体3，柱体3的下端设置有减震信号振动机构4，测量腔体1的内部设置有检测传感器5，所述感震片2为上端面开设有环形槽6及环形薄片7，感震片2的上端设置有上端柱体9，检测传感器5通过封装或紧固件压紧的形式设置在上端柱体9的端面上。

本实施例中，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置采用PPS塑料材料制成。

本实施例中，所述环形薄片的厚度为0.2mm-3mm；所述感震片设置的环形槽的宽度为0.3mm-5mm。

本实施例中，所述减震信号振动机构4为减震信号振动薄片；所述减震信号振动薄片上设置有防震结构；所述防震结构为减震筋骨8。

本实施例中，所述减震信号振动薄片的厚度为0.1mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为10mm-20mm，宽度为5mm-20mm。

实施例2中的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其下限气体流量可达0.75m/s左右，抗震效果1.5-2.5g。

实施例3

如图5所述的实施例中，一种隔离更换型感应式涡街流量计，包括依次连接的漩涡发生体10、表体11、表头19、连接座20和抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置15，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置15安装在表体11上，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置15的减震信号振动机构在漩涡发生体10内或漩涡发生体10尾部后侧。

所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，包括测量腔体1，测量腔体1选用焊接型螺纹测量腔体，或选用法兰型螺纹测量腔体；所述测量腔体1的下端部设置有感震片2，感震片2的下端设置有柱体3，柱体3的下端设置有减震信号振动机构4，测量腔体1的内部设置有检测传感器5，所述感震片2为下端面开设有环形槽6及环形薄片7，检测传感器5通过封装或紧固件压紧的形式设置在感震片2的上端面。

本实施例中，抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置采用钛合金材料制成。

本实施例中，所述环形薄片的厚度为0.2mm-3mm；所述感震片设置的环形槽的宽度为0.3mm-5mm。

本实施例中，所述减震信号振动机构4为减震信号振动薄片，所述减震信号振动薄片上设置有防震结构，所述防震结构为减震筋骨8。

本实施例中，所述减震信号振动薄片的厚度为0.1mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为10mm-20mm，宽度为5mm-20mm。

上述具体实施方式仅是本装置的具体个案，本装置的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本装置权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本装置的专利保护范围。

Claims (21)

1.一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：包括依次连接的漩涡发生体、表体、连接座、表头和设置于连接座内的信号传输装置，其中：

所述信号传输装置包括装置座，装置座的中部开设有安装腔体，安装腔体内安装有抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，装置座内还开设有装置座引压孔，装置座引压孔位于安装腔体的外侧，装置座引压孔与安装腔体之间通过增压孔连通；

所述表体上开设有表体引压孔，表体引压孔的上端与装置座引压孔连通。

2.根据权利要求1所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置包括测量腔体，所述测量腔体的下端部设置有感震片，感震片的下端设置有柱体，柱体的下端设置有减震信号振动机构，测量腔体的内部设置有检测传感器；其中：

所述感震片及感震片的上端面或/和下端面设置有环形槽及环形薄片，检测传感器设置在感震片的上端面；或者感震片的上端面设置的上端柱体，检测传感器设置在上端柱体的端面上；

所述减震信号振动机构为减震信号振动薄片或减震信号振动体。

3.根据权利要求1所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置中至少减震信号振动机构为钛合金材质，或为铝合金材质，或为碳纤维材质，或为塑料材质。

4.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述感震片开设的环形槽底部的厚度即环形薄片为0.3mm-3mm。

5.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述环形槽的宽度为0.5mm-5mm。

6.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动薄片的厚度为0.05mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为5mm-30mm，宽度为5mm-30mm。

7.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动薄片上设置有防震结构，所述防震结构为减震筋骨。

8.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动体为由下至上呈斜面延伸的下端薄上端厚的振动体结构。

9.根据权利要求2所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动体的长度为5mm-25mm，宽度为2mm-12mm，下端厚度为0.05mm-1.5mm。

10.根据权利要求1所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述增压孔的位置与减震信号振动机构的位置相对应。

11.根据权利要求1所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述增压孔为喇叭形渐缩孔，或为直筒形孔。

12.根据权利要求1所述的一种隔离更换喷射型感应式涡街流量计，其特征在于：所述表头和信号传输装置之间通过引压管连接，引压管的下端与表体引压孔连通，引压管的上端与装置座引压孔连通。

13.一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：包括依次连接的漩涡发生体、表体、表头、连接座和抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置，所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置安装在表体上；

所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置包括测量腔体，所述测量腔体的下端部设置有感震片，感震片的下端设置有柱体，柱体的下端设置有减震信号振动机构，测量腔体的内部设置有检测传感器；其中：

所述感震片及感震片的上端面或/和下端面设置有环形槽及环形薄片，检测传感器设置在感震片的上端面；或者感震片的上端面设置的上端柱体，检测传感器设置在上端柱体的端面上；

所述减震信号振动机构为减震信号振动薄片或减震信号振动体。

14.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置中至少减震信号振动机构为钛合金材质，或为铝合金材质，或为碳纤维材质，或为塑料材质。

15.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述感震片开设的环形槽底部的厚度即环形薄片为0.3mm-3mm。

16.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述环形槽的宽度为0.5mm-5mm。

17.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动薄片的厚度为0.05mm-1.5mm，减震信号振动薄片长度为5mm-30mm，宽度为5mm-30mm。

18.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动薄片上设置有防震结构，所述防震结构为减震筋骨。

19.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动体为由下至上呈斜面延伸的下端薄上端厚的振动体结构。

20.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述减震信号振动体的长度为5mm-25mm，宽度为2mm-12mm，下端厚度为0.05mm-1.5mm。

21.根据权利要求13所述的一种隔离更换型感应式涡街流量计，其特征在于：所述抗震型高灵敏度感应检测传感器测量装置的减震信号振动机构在漩涡发生体内或漩涡发生体尾部后侧。

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