CN114485811A - 一种微流量层流传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微流量层流传感器，包括壳体、层流元件、通孔挡板和计算模块；层流元件置于壳体内部，与壳体过盈配合；层流元件表面开设有凹槽，凹槽横穿流体流过的层流元件的上表面；通孔挡板分别设置于层流元件的前后端，通孔挡板设置有通孔；计算模块设置于壳体的外部，包括压差传感器、压力传感器、温度传感器、计算器；压差传感器、压力传感器和温度传感器的测试端贯穿壳体，压差传感器、压力传感器和温度传感器的数据端与计算器连接。本发明解决现有技术中误差小，测量结果稳定，可移植性高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及流量测量领域，特别涉及一种微流量层流传感器。
背景技术
层流流量传感器是基于Hagen-Poiseuille Law(哈根-泊肃叶定律)设计，用以精确测量小微流量的测量工具。现有技术中的层流流量传感器利用各种方式设计流量元件，将流体的紊流无序状态转变为层流状态，但在实际使用中不同程度的存在稳定性差，精度不高的问题。此外，在微流量测量领域，传统流量传感器在微小、高压工况下，几乎没有用武之地。虽有部分技术可以实现高温高压下的微小流量测量，但精度不能满足现代制造工业的要求，存在误差大、测量不稳定的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种微流量层流传感器，解决现有技术中微小流量层流传感器误差大、测量不稳定的技术问题。
本发明所采用的技术方案是：一种微流量层流传感器，微流量层流传感器包括壳体、层流元件、通孔挡板和计算模块；
层流元件置于壳体内部，与壳体过盈配合；层流元件表面开设有凹槽，凹槽横穿流体流过的层流元件的上表面；
通孔挡板分别设置于层流元件的前后端，通孔挡板设置有通孔；
计算模块设置于壳体的外部，包括压差传感器、温度传感器、压力传感器和计算器；压差传感器、温度传感器和压力传感器的测试端贯穿壳体，压差传感器、温度传感器和压力传感器的数据端与计算器连接。
进一步的，壳体顶部设置有测试孔，压差传感器、压力传感器和温度传感器通过测试孔穿入壳体。
进一步的，通孔设置于通孔挡板的中下位置，且与凹槽处于同一垂直面内。
进一步的，设置在层流元件前后两端的通孔挡板与层流元件之间的距离为0.02-5毫米。
进一步的，层流元件与壳体之间为过盈配合。
进一步的，凹槽设置于上表面的中部。
采用如上技术方案提供的一种微流量层流传感器与现有技术相比，有益效果在于：误差小，测量结果稳定，可移植性高。
附图说明
图1是微流量层流传感器的剖面示意图；
图2是微流量层流传感器中层流元件的立体示意图；
图3是微流量层流传感器中层流元件的截面图；
图4是微流量层流传感器中通孔挡板的示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种微流量层流传感器，包括壳体1、层流元件2、通孔挡板8和计算模块3；
层流元件2置于壳体1内部，与壳体1过盈配合；层流元件2表面开设有凹槽7，凹槽7横穿流体流过的层流元件2的上表面；
通孔挡板8分别设置于层流元件2的前后端，通孔挡板8设置有通孔9；
计算模块3设置于壳体1的外部，包括压力传感器4、温度传感器5、压差传感器10和计算器6；压力传感器4、压差传感器10和温度传感器5的测试端贯穿壳体1，压力传感器4、压差传感器10和温度传感器5的数据端与计算器6连接。
需要说明的是，凹槽7与前置于层流元件2的通孔挡板8的内壁构成流体入口端的通道，凹槽7与壳体1内壁构成用于测试的通道，凹槽7与后置于层流元件2的通孔挡板8的内侧构成出口端的通道。另一种方案是，凹槽7由设置在层流元件2上的三个面的三段凹槽组成，这个三个面依次是设置在面对流体方向的层流元件2上的一面，层流元件2紧贴计算模块的一面，层流元件2背离流体方向的一面，设置在这3个面的凹槽首尾相接组成凹槽7。事实上，流体通过通孔9进入层流元件2，然后进入层流元件2与壳体1组成的通道，该段通道则是层流通道，流体在通道内是层流状态。压力传感器4和压差传感器10的测试端的主要检测对象是该段流道内的流体。
进一步的，壳体1顶部设置有测试孔，压力传感器4、温度传感器5、压差传感器10通过测试孔穿入壳体1。通孔9设置于通孔挡板8的中下位置，且与凹槽7处于同一垂直面内。通孔9的主要目的是将流体引入凹槽7，以便让流体进入层流状态，从而通过压力传感器4和压差传感器10获取测量数据。当然，通孔9与凹槽7处于同一垂直面上可以减少流体进入凹槽的阻力，但这并不是唯一方案，通孔9处于其他位置，只要能够实现引入流体的目的，均可以实现测量目的。
进一步的，设置在层流元件2前后两端的通孔挡板8与层流元件2之间的距离为0.02-5毫米。层流元件2与壳体1之间为过盈配合。过盈配合的方式有很多种，可以通过加入介质的方式实现过盈配合，比如橡胶套或者粘结剂，也可以通过热胀冷缩或其他方式实现。凹槽7处于层流元件2表面的位置并不会直接影响测量精度和结果，但实验显示，处于中部更容易制造安装，因此凹槽7所处的表面的具体位置并无不特别要求。通过示意图可以看出，凹槽7处于同一垂直面中，但如果不处于同一垂直面，同样也在本发明的保护范围之内。例如，凹槽7不是横平竖直的状态，而是具有一定的斜率，三个面的凹槽展开后是斜线。由于本发明的目的是实现小流量的层流状态，此种示例同样可以实现层流目的，故应包含在本发明的保护范围之内。
采用如上技术方案提供的一种微流量层流传感器与现有技术相比，有益效果在于：误差小，测量结果稳定，可移植性高。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种微流量层流传感器，其特征在于，所述微流量层流传感器包括壳体(1)、层流元件(2)、通孔挡板(8)和计算模块(3)；
所述层流元件(2)置于所述壳体(1)内部，与所述壳体(1)过盈配合；所述层流元件(2)表面开设有凹槽(7)，所述凹槽(7)横穿流体流过的所述层流元件(2)的上表面；
所述通孔挡板(8)分别设置于所述层流元件(2)的前后端，所述通孔挡板(8)设置有通孔(9)；
所述计算模块(3)设置于所述壳体(1)的外部，包括压力传感器(4)、温度传感器(5)、压差传感器(10)和计算器(6)；所述压力传感器(4)和所述温度传感器(5)和压差传感器(10)的测试端贯穿所述壳体(1)，所述压力传感器(4)、压差传感器(10)和所述温度传感器(5)的数据端与所述计算器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种微流量层流传感器，其特征在于，所述壳体(1)顶部设置有测试孔，所述压力传感器(4)、压差传感器(10)和所述温度传感器(5)通过所述测试孔穿入所述壳体(1)。
3.根据权利要求2所述的一种微流量层流传感器，其特征在于，所述通孔(9)设置于所述通孔挡板(8)的中下位置，且与所述凹槽(7)处于同一垂直面内。
4.根据权利要求1-3所述的任一一种微流量层流传感器，其特征在于，设置在所述层流元件(2)前后两端的通孔挡板(8)与所述层流元件(2)之间的距离为0.02-5毫米。
5.根据权利要求4所述的一种微流量层流传感器，其特征在于，所述层流元件(2)与所述壳体(1)之间为过盈配合。
6.根据权利要求5所述的一种微流量层流传感器，其特征在于，所述凹槽(7)设置于所述上表面的中部。
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2020
- 2020-10-27 CN CN202011161564.5A patent/CN114485811A/zh active Pending
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