CN115876264A - 一种空腔格栅结构的流体流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空腔格栅结构的流体流量计，利用格栅和空腔流场自激振荡现象产生漩涡，在管道上加装格栅空腔结构测量流体流量。该流量计结构简单，通过将漩涡发生体和管道一体化，使流动过程更流畅，有效地降低了流动阻力，减少了压力损失，从而有效地避免了卡门涡流式空气流量计产生压力损失和制造成本高等问题。在管道上加装格栅、空腔结构作为漩涡发生体，根据管道的粗细确定格栅总长度、格栅的长高比和空腔的长宽比等参数，得到相应的斯特罗哈尔数，然后在ECU中对来流速度进行迭代，不断接近准确的来流速度，直至来流速度误差小于5％，实现对流体流量的测量。

Description

一种空腔格栅结构的流体流量计

技术领域

本发明涉及流体流量计技术领域，特别涉及一种空腔格栅结构的流体流量计。

背景技术

现有卡门涡流式空气流量计，即利用卡门涡流理论来测量空气流量的装置。在流量计进气道中有一个流线形或三角形的漩涡发生体。当均匀的气流流过漩涡发生体时，扰乱空气流动，在其下游的气流中会产生卡门涡流。大量试验表明，在雷诺数Re的一定范围内，斯特劳哈尔数St是一个常数，故漩涡产生的频率与空气流速成正比。因此，通过测量漩涡产生频率便可计算出流体流速进而根据Q＝S×v(S为流体通道面积)就可以计算出流量。但由于此类空气流量计进气道中有漩涡发生体，存在限制流道、发生压力损失等问题，影响发动机的进气过程。另外，此种流量计不适用于高粘度、低流速、小流量的测量，易受噪声的影响，会影响流量的准确测量。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种空腔格栅结构的流体流量计。

为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种空腔格栅结构的流体流量计，包括管道、流体流量计入口、流体流量计出口、整流器、格栅、空腔、压力传感器、法兰和螺栓；所述管道的左端上固定连接有流体流量计入口；所述管道的右端上固定连接有流体流量计出口；所述流体流量计入口中连接有整流器；所述流体流量计入口和流体流量计出口的外表面上固定连接有法兰；所述法兰上设有数个螺栓；所述空腔位于管道的一侧；所述空腔与管道相连通，所述格栅设置在空腔与管道的连接处；所述空腔上连接有压力传感器；所述格栅和空腔构成漩涡发生体。

作为优选，所述法兰连接标准为GB/T9119-2000。

作为优选，所述压力传感器为压阻式压力传感器。

作为优选，所述格栅的长高比为1，所述空腔的长宽比为1.67。

作为优选，所述整流器采用固定式安装模式。

本发明的有益效果：本发明利用格栅和空腔流场自激振荡现象产生漩涡，在管道上加装格栅空腔结构测量流体流量，结构简单，实现了漩涡发生体和管道一体化，可以有效地降低阻力减少压力损失，使流动过程更流畅，从而有效地避免了卡门涡流式空气流量计中产生的压力损失和制造成本高等问题。在管道上加装格栅、空腔结构作为漩涡发生体，根据管道的粗细确定格栅总长度、格栅的长高比和空腔的长宽比等参数，得到相应的斯特罗哈尔数，然后在ECU中对来流速度进行迭代，不断接近准确的来流速度，直至来流速度误差小于5％，实现对流体流量的测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明格栅的结构示意图。

1-管道；2-流体流量计入口；3-流体流量计出口；4-整流器；5-格栅；6-空腔；7-压力传感器；8-法兰；9-螺栓。

具体实施方式

如图1和图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种空腔格栅结构的流体流量计，包括管道1、流体流量计入口2、流体流量计出口3、整流器4、格栅5、空腔6、压力传感器7、法兰8和螺栓9；所述管道1的左端上固定连接有流体流量计入口2；所述管道1的右端上固定连接有流体流量计出口3；所述流体流量计入口2中连接有整流器4，在入口处安装整流器4，整流器4可以使流过的空气流速变得均匀，气流流态从紊流变为平流，以便后端可以测量到更准确的结果，需要定期对整流器4进行清洗、维护，同时，与其他阻力元件相比，整流器4产生的压力损失系数较小，对整个进气系统的造成的压力损失较小，可忽略不计，目前使用的整流器4的安装模式均为固定式，为达到较好的整流效果，整流器4与漩涡发生体的距离至少4D的直管距离；所述流体流量计入口2和流体流量计出口3的外表面上固定连接有法兰8；所述法兰8上设有数个螺栓9；所述空腔6位于管道1的一侧；所述空腔6与管道1相连通，所述格栅5设置在空腔6与管道1的连接处；所述空腔6上连接有压力传感器7；所述格栅5和空腔6构成漩涡发生体。

其中，所述法兰8连接标准为GB/T9119-2000；所述压力传感器7为压阻式压力传感器，有一个很薄的硅片，四周较厚，中间较薄，这个薄硅片是其主要元件。硅片上下两面分别有一层二氧化硅薄膜，且有4个传感电阻在硅片四周，连接成桥式电路，当压力发生变化时，硅片便会发生变形，引起传感电阻阻值的变化，电桥的平衡状态被破坏，产生电位差，经处理后，把电压信号输送给电控单元。电控单元对输入的电压信号作傅里叶变换，进行频谱分析得到漩涡频率信号，即可根据频率测量空气流量。本发明的压力传感器采用螺栓连接的方式，便于更换；所述格栅5的长高比为1，所述空腔6的长宽比为1.67，基于格栅、空腔流场自激振荡的流体流量计，仅在空腔长度很小时(DL/L<1.5，DL为空腔长度，L为格栅长度)，格栅、空腔流场自激振荡才会受其影响，随着空腔高度逐渐增加，流场自激振荡变得容易被激发，当空腔尺寸足够大时(DH/L>5，DH为空腔长度，L为格栅长度)，空腔壁面就不会对自激振荡过程造成影响；所述整流器4采用固定式安装模式。

本发明图1和图2中的尺寸具体见下表：

本发明的使用状态为：当流体流过整流器4，经过格栅5、空腔6结构，由于格栅5、空腔6内外流速差距大，在剪切层的作用下，会逐渐形成向下游移动的漩涡，这些漩涡相当于一个扰动，这个扰动叫剪切层扰动；当漩涡撞到格栅5、空腔6的后面时，会形成一个向前传播的反馈扰动，在这两种扰动的耦合作用下便会形成流场自激振荡现象，不断产生新的漩涡，当管道1内的空气流过格栅5、空腔6结构时，流场中的压力发生周期性振荡，在空腔后部壁面的中间位置安装压力传感器7，其传感电阻会产生相应的电荷信号，并将信号传给电控单元，进而实现对流体流量的测量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。

Claims (5)

1.一种空腔格栅结构的流体流量计，其特征在于：包括管道(1)、流体流量计入口(2)、流体流量计出口(3)、整流器(4)、格栅(5)、空腔(6)、压力传感器(7)、法兰(8)和螺栓(9)；

所述管道(1)的左端上固定连接有流体流量计入口(2)；

所述管道(1)的右端上固定连接有流体流量计出口(3)；

所述流体流量计入口(2)中连接有整流器(4)；

所述流体流量计入口(2)和流体流量计出口(3)的外表面上固定连接有法兰(8)；

所述法兰(8)上设有数个螺栓(9)；

所述空腔(6)位于管道(1)的一侧；

所述空腔(6)与管道(1)相连通，所述格栅(5)设置在空腔(6)与管道(1)的连接处；

所述空腔(6)上连接有压力传感器(7)；

所述格栅(5)和空腔(6)构成漩涡发生体。

2.根据权利要求1所述的一种空腔格栅结构的流体流量计，其特征在于：所述法兰(8)连接标准为GB/T9119-2000。

3.根据权利要求1所述的一种空腔格栅结构的流体流量计，其特征在于：所述压力传感器(7)为压阻式压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种空腔格栅结构的流体流量计，其特征在于：所述格栅(5)的长高比为1，所述空腔(6)的长宽比为1.67。

5.根据权利要求1所述的一种空腔格栅结构的流体流量计，其特征在于：所述整流器(4)采用固定式安装模式。

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