CN113776724A

CN113776724A - 压力测量装置

Info

Publication number: CN113776724A
Application number: CN202110924957.5A
Authority: CN
Inventors: 苟金澜; 李邦明; 柯汉兵; 肖颀; 魏志国; 王瑞奇; 庞杰; 吴君
Original assignee: 719th Research Institute of CSIC
Current assignee: 719th Research Institute of CSIC
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2041-08-12
Also published as: CN113776724B

Abstract

本发明提供一种压力测量装置，涉及压力测量技术领域。该装置包括：集气器、压力引出管、压力测量器、第一支管和第二支管；所述第一支管和所述第二支管均与所述集气器连通，所述压力引出管的第一端与待测主管路相连通，所述压力引出管的第二端分别与所述第一支管和所述第二支管相连通；所述压力测量器用于检测所述压力引出管中的液体压力；所述第二支管具有螺旋段，所述第一支管安装有第一切换阀，所述第二支管安装有第二切换阀，在所述第一切换阀与所述第二切换阀中的其中一个处于打开状态的情形下，另一个处于关闭状态。本发明提供的压力测量装置能够避免与待测主管路产生共振，提高压力测量装置的测量精度和稳定性。

Description

压力测量装置

技术领域

本发明涉及压力测量技术领域，尤其涉及一种压力测量装置。

背景技术

液体管路压力是液体管路应用过程中需要监测的重要参数，在一些情况下，受限于现场环境中高温、强电磁干扰等影响因素，难以就近布置压力测量装置，因此设置压力引出管引出压力信号，在较远处布置压力测量器，形成压力测量装置，实现液体管路的远距离压力测量。

为了防止压力引出管中存在气体影响测量，压力测量装置通常在高点设置集气器，以定期排放压力引出管中的气体，达到提高测量精度的效果。

然而，压力引出管与集气器构成了亥姆霍兹共振腔结构，存在特定共振频率，当液体管路压力扰动频率与该共振频率相近时，会产生共振现象，导致压力测量结果出现显著扰动，产生较大误差，影响压力测量精度与稳定性。

发明内容

本发明提供一种压力测量装置，用以解决现有技术中远距离压力测量装置容易产生扰动、影响测量精度和稳定性的技术问题。

本发明提供一种压力测量装置，包括：集气器、压力引出管、压力测量器、第一支管和第二支管；

所述第一支管和所述第二支管均与所述集气器连通，所述压力引出管的第一端与待测主管路相连通，所述压力引出管的第二端分别与所述第一支管和所述第二支管相连通，所述压力测量器用于检测所述压力引出管中的液体压力；

所述第二支管具有螺旋段，所述第一支管安装有第一切换阀，所述第二支管安装有第二切换阀，在所述第一切换阀与所述第二切换阀中的其中一个处于打开状态的情形下，另一个处于关闭状态。

根据本发明实施例的压力测量装置，还包括绕线柱，所述第二支管倾斜缠绕于所述绕线柱，形成所述螺旋段。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述第二支管的倾斜方向与所述绕线柱的径向所在平面的夹角θ为5°～30°。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述绕线柱的外径D与所述第二支管的外径d满足以下关系：

dcos(θ)cot(θ)＝2π(D+d)。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述绕线柱套设于所述第一支管。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述第一切换阀的数量为两个。

根据本发明实施例的压力测量装置，其中一个所述第一切换阀安装于所述螺旋段的上方，另一个所述第一切换阀安装于所述螺旋段的下方。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述压力引出管的第二端连接有第一管道和第二管道，所述第一管道分别与所述第一支管和所述第二支管相连通，所述第二管道与所述压力测量器相连。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述压力引出管通过第一三通管件分别与所述第一管道和所述第二管道相连通，所述第一管道通过第二三通管件分别与所述第一支管和所述第二支管相连通。

根据本发明实施例的压力测量装置，所述压力测量器安装在所述压力引出管的下方。

本发明提供的压力测量装置，通过在第二支管设置螺旋段，大大增加了第二支管的长度，使第一支管和第二支管具有不同的长度，进而使集气器与第一支管或第二支管形成的亥姆霍兹共振腔具有不同的共振频率；通过在第一切换阀和第二切换阀之间进行切换，改变压力测量装置的共振频率，能够避免与待测主管路产生共振，提高压力测量装置的测量精度和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的压力测量装置的结构示意图。

附图标记：

1：集气器； 21：第一支管； 22：第二支管；

3：绕线柱； 4：压力引出管； 5：压力测量器；

6：第一切换阀； 7：第二切换阀； 8：第一管道；

9：第二管道； 10：第三管道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的压力测量装置包括集气器1、压力引出管4、压力测量器5、第一支管21和第二支管22。第一支管21和第二支管22均与集气器1连通，压力引出管4的第一端与待测主管路相连通，压力引出管4的第二端分别与第一支管21和第二支管22相连通。压力测量器5用于检测压力引出管中的液体压力，压力测量器5可以通过管道与压力引出管4相连通，也可以安装于压力引出管4内。

第二支管22具有螺旋段，第一支管21安装有第一切换阀6，第二支管22安装有第二切换阀7，在第一切换阀6与第二切换阀7中的其中一个处于打开状态的情形下，另一个处于关闭状态。可以理解的是，当压力测量装置处于工作状态时，第一切换阀6与第二切换阀7的开闭状态相反；当压力测量装置处于非工作状态时，第一切换阀6与第二切换阀7均处于关闭状态。

其中，压力测量器5可以为压力传感器、液柱式压力测量器、弹性式压力测量器等。

压力引出管4将待测主管路中的液体引出，由压力测量器5对液体压力进行测量。其中，由于压力引出管4的第二端还与第一支管21和第二支管22相连，且第一支管21和第二支管22均与集气器1连通，因此随着压力引出管4中的液体经过第一支管21或第二支管22，液体中的空气或气泡被排放至集气器1中，防止对压力测量结果造成影响。

第一切换阀6用于控制第一支管21与压力引出管4的通断，第二切换阀7用于控制第二支管22与压力引出管4的通断，由于第一切换阀6与第二切换阀7的在工作状态下的开闭状态相反，压力引出管4在工作状态下与第一支管21和第二支管22中的一者连通。

在第一切换阀6开启、第二切换阀7关闭的情况下，压力引出管4与第一支管21连通，压力测量装置的共振频率为f_h1；在第二切换阀7开启、第一切换阀6关闭的情况下，压力引出管4与第二支管22连通，压力测量装置的共振频率为f_h2。

压力引出管4与集气器1构成的亥姆霍兹共振腔的共振频率与液体流经的管路总长度有关，管路总长度至少包括压力引出管4的长度与第一支管21或第二支管22的长度之和，因此在第一支管21与第二支管22的长度不同的情况下，压力测量装置对应的共振频率f_h1与f_h2的大小也不同。需要说明的是，为了排除其他因素造成的影响，第一支管21与第二支管22的截面积、壁厚等参数相同，仅长度不同。

本发明实施例中，第一支管21呈直线形或呈弧形安装于压力引出管4和集气器1之间。例如，在一个实施例中，直线形的第一支管21倾斜于竖直面安装于压力引出管4和集气器1之间，第二支管22的螺旋段轴线与第一支管21的轴线呈一定角度排布，第一支管21和第二支管22分别与集气器1连通。此时具有螺旋段的第二支管22的长度远大于直线形的第一支管21的长度，因此压力测量装置对应的共振频率f_h1与f_h2的大小也具有较大差异。需要说明的是，为了避免液体在第二支管22中螺旋上升的过程中出现局部最高点，使管路内部产生气泡堆积，优选地，第二支管22的轴线垂直于水平面保持竖直。

在一些情况下，如果已知待测主管路的扰动频率与f_h1和f_h2中的一者接近，可通过第一切换阀6和第二切换阀7将压力测量装置的共振频率调整为另一者，由于共振频率f_h1与f_h2的大小具有较大差异，因此调整为另一者后，能够避免待测主管路与压力测量装置之间产生共振，提高压力测量稳定性。在另一些情况下，当压力测量装置已经产生共振现象且导致测量结果发生异常扰动时，可以通过将压力测量装置的共振频率切换为f_h1或f_h2，使压力测量装置不再发生共振，提高压力测量精度。

本发明实施例提供的压力测量装置，通过在第二支管22设置螺旋段，大大增加了第二支管22的长度，使第一支管21和第二支管22具有不同的长度，进而使集气器1与第一支管21或第二支管22形成的亥姆霍兹共振腔具有不同的共振频率；通过在第一切换阀6和第二切换阀7之间进行切换，改变压力测量装置的共振频率，能够避免与待测主管路产生共振，提高压力测量装置的测量精度和稳定性。

需要说明的是，压力测量装置的管路方向需保持连续上升，使管路中的液体始终保持上升趋势，避免在管路中出现高度下降的转折点或局部最高点，以防管路内部产生气泡堆积，影响测量精度。例如，根据图1所示，压力引出管4倾斜于水平面向上，使压力引出管4的第二端高于第一端；第一支管21和第二支管22位于压力引出管4的上方，集气器1位于第一支管21和第二支管22的上方。待测主管路中的液体从压力引出管4的第一端流至第二端，经过第一支管21或第二支管22逐渐上升，使液体中的空气排放至最高处的集气器1中。

作为一个可选的实施例，压力测量装置还包括绕线柱3，第二支管22倾斜缠绕于绕线柱3，形成螺旋段，如图1所示，螺旋段的螺旋线与绕线柱3的径向方向具有一定角度。绕线柱3可以固定于集气器，也可以与第二支管22的螺旋段粘接。

其中，为了使液体中的空气顺利从第二支管22进入集气器1，螺旋段的倾斜方向与绕线柱3的径向所在平面的夹角θ为5°～30°。例如，螺旋段的倾斜方向与绕线柱3的径向所在平面的夹角可以为5°、15°或30°。

进一步地，为了保证第二支管22紧密地缠绕贴合于绕线柱3，绕线柱3的外径D与第二支管22的外径d满足以下关系：

dcos(θ)cot(θ)＝2π(D+d)。

作为一个可选的实施例，绕线柱3的外表面设置有螺旋状的凹槽，第二支管22嵌设于凹槽中，防止产生滑动导致脱落。

在一些实施例中，绕线柱3套设于第一支管21，绕线柱3的轴线与第一支管21的轴线重合，第二支管22沿着第一支管21的长度方向延伸。其中，绕线柱3的形状为圆柱形或圆台形。通过将绕线柱3套设于第一支管21，不仅增加了第二支管22与第一支管21间的长度差异，还节省绕线柱3占用的空间，使压力测量装置的结构更加紧凑。

进一步地，如图1所示，第一支管21垂直于水平面，套设于第一支管21的绕线柱3同样垂直于水平面，使压力测量装置的结构更简单，便于进行组装。

本发明实施例提供的压力测量装置中，第一切换阀6的数量可以为一个或多个。

例如，在一些实施例中，第一切换阀6的数量为两个。如图1所示，第一切换阀6的数量为两个，两个第一切换阀6联动，开闭状态一致，通过控制其中一个第一切换阀6可以改变另一个第一切换阀6的开闭状态。同理，第二切换阀7的数量也可以为一个或多个，多个第二切换阀7联动，开闭状态一致。

具体地，如图1所示，当绕线柱3套设于第一支管21时，其中一个第一切换阀6安装于螺旋段的上方，另一个第一切换阀6安装于螺旋段的下方，可以在切换过程中隔离第一支管21对压力测量装置共振频率的影响，更好地避开共振，增强压力测量的准确性。同理，可选地，当第二切换阀7的数量为两个时，其中一个第二切换阀7安装于螺旋段的上方，另一个第二切换阀7安装于螺旋段的下方。

本发明实施例提供的压力测量装置，如图1所示，压力引出管4的第二端连接有第一管道8和第二管道9，第一管道8分别与第一支管21和第二支管22相连通，第二管道9与压力测量器5相连。压力引出管4通过连接件与第一管道8和第二管道9连通，便于进行各元件的安装、拆卸与更换。

进一步地，压力引出管4通过第一三通管件分别与第一管道8和第二管道9相连通，第一管道8通过第二三通管件分别与第一支管21和第二支管22相连通。

第一三通管件的第一空腔与压力引出管4连通，第二空腔与第一管道8的一端连通，第三空腔与第二管道9连通，需要说明的是，第一空腔的倾斜角度与压力引出管4的倾斜角度相配合，防止第一空腔与压力引出管4之间产生空隙造成液体泄露。

第二三通管件的第一空腔与第一管道8的另一端连通，第二空腔与第一支管21连通，第三空腔与第二支管22连通。可选地，在压力测量装置未设置第一切换阀6和第二切换阀7的情况下，第二管道9还可以通过三通电磁阀与第一支管21和第二支管22相连，通过控制三通电磁阀实现对第一支管21和第二支管22的切换，进而改变压力测量装置的共振频率。

在上述任一实施例的基础上，压力测量装置还包括第三管道10，集气器1通过第三管道10与第一支管21和第二支管22相连通。具体地，第三管道10的第一端与集气器1相连通，第三管道10的第二端通过第三三通管件分别与第一支管21和第二支管22相连通。可选地，可以不设置第三管道10，而是将第一支管21和第二支管22分别与集气器1独立相连。

根据本发明实施例提供的压力测量装置，压力测量器5安装在压力引出管4的下方，压力测量器5位于压力测量装置的最低点。可以理解的是，为防止液体的深度影响压力测量结果，需预先对压力测量器5进行测试和补正，以提高压力测量的精度。

可选地，压力测量器5的安装高度可以与压力引出管4齐平或高于压力引出管4，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。

最后应说明的是：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

1.一种压力测量装置，其特征在于，包括：集气器、压力引出管、压力测量器、第一支管和第二支管；

2.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，还包括绕线柱，所述第二支管的所述螺旋段缠绕于所述绕线柱。

3.根据权利要求2所述的压力测量装置，其特征在于，所述螺旋段的倾斜方向与所述绕线柱的径向所在平面的夹角θ为5°～30°。

4.根据权利要求3所述的压力测量装置，其特征在于，所述绕线柱的外径D与所述第二支管的外径d满足以下关系：

d cos(θ)cot(θ)＝2π(D+d)。

5.根据权利要求2所述的压力测量装置，其特征在于，所述绕线柱套设于所述第一支管。

6.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述第一切换阀的数量为两个。

7.根据权利要求6所述的压力测量装置，其特征在于，其中一个所述第一切换阀安装于所述螺旋段的上方，另一个所述第一切换阀安装于所述螺旋段的下方。

8.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力引出管的第二端连接有第一管道和第二管道，所述第一管道分别与所述第一支管和所述第二支管相连通，所述第二管道与所述压力测量器相连。

9.根据权利要求8所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力引出管通过第一三通管件分别与所述第一管道和所述第二管道相连通，所述第一管道通过第二三通管件分别与所述第一支管和所述第二支管相连通。

10.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力测量器安装在所述压力引出管的下方。