CN117367535A - 壳体及热式质量流量计 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种壳体及热式质量流量计，壳体包括主流管及设于主流管旁侧的热检测部，主流管内周壁的部分区域向内凸出形成压缩体，以压缩并加速流经压缩体的被测流体；主流管设有连通热检测部的入口及出口，其中至少入口开设于压缩体。由于压缩体凸出设于主流管的内周壁，故压缩体能够使流经压缩体处的被测流体被压缩、加速，而使该部分被测流体的流动状况趋于稳定，从而使热检测部处受流体流动而变化的温度场的变化趋势能够更加稳定。相对于传统技术中在壳体上游端外接或内置较长的稳流管路使被测流体的流动状况逐渐恢复平稳，本申请如此设置能够在实现提高被测流体稳定性的同时相对减小热式质量流量计占用的安装空间。

Description

壳体及热式质量流量计

技术领域

本申请涉及流量传感器技术领域，特别是涉及一种壳体及热式质量流量计。

背景技术

热式质量流量计是一种利用热源对被测流体进行加热，并检测因流体流动造成的温度场变化状况，从而测得流体的质量流量的一种传感器。

然而，目前的热式质量流量计为获得稳定的读数，通常具有较大的结构尺寸或需占用较大的安装空间，不便用于小型化的设备。

发明内容

基于此，有必要针对目前的热式质量流量计占用安装空间大的问题，提供一种壳体及热式质量流量计。

一种壳体，用于热式质量流量计，所述壳体包括供被测流体流通的主流管，以及设于所述主流管旁侧并供检测芯片安装的热检测部，所述主流管的内周壁的向内凸出形成压缩体，以压缩并加速流经所述压缩体的所述被测流体；所述主流管设有连通所述热检测部的入口及出口，其中至少所述入口开设于所述压缩体。

在其中一个实施例中，沿所述主流管的轴线，所述压缩体凸出的尺寸先逐渐增大后逐渐减小，所述入口开设于所述压缩体逐渐增大的部分，所述出口开设于所述压缩体逐渐减小的部分。

在其中一个实施例中，所述压缩体延伸布置的方向与所述主流管的轴线平行。

在其中一个实施例中，所述主流管内设有沿所述主流管轴线延伸布置的多个导流板，沿所述主流管的环周方向，所述压缩体的至少部分区域位于两所述导流板之间。

在其中一个实施例中，所述主流管的轴线上同一位置处，所述导流板凸出的尺寸大于所述压缩体凸出的尺寸，多个所述导流板沿所述主流管的环周方向间隔布置，相邻所述导流板与所夹的所述压缩体的部分区域合围形成整流槽，各所述整流槽内均设有所述入口。

在其中一个实施例中，所述导流板包括位于远离所述主流管的内周壁的一侧的导流顶面，及与所述导流顶面连接且相背设置的两过流侧面；

其中，当两所述过流侧面中一个为与另一所述导流板合围形成所述整流槽的合围面时，所述导流顶面中靠近所述合围面一侧相对于另一侧位于所述主流管径向上的外侧；

当两所述过流侧面均为所述合围面时，所述导流顶面中靠近其中一所述合围面的一侧相对于另一侧位于所述主流管径向上的外侧。

在其中一个实施例中，所述导流顶面与所述过流侧面呈圆滑衔接。

在其中一个实施例中，沿所述主流管的轴线，所述导流板凸出于所述主流管的管壁的尺寸先逐渐增大后逐渐减小。

在其中一个实施例中，沿所述主流管的轴向，所述压缩体的至少位于上游的一端内收于两所述导流板之间。

一种热式质量流量计，所述热式质量流量计包括检测芯片及如上述各实施例所述的壳体，所述检测芯片设于所述热检测部。

上述壳体中，由于压缩体凸出设于主流管的内周壁，故压缩体能够使流经压缩体处的被测流体被压缩、加速，而使该部分被测流体的流动状况趋于稳定。又由于入口开设于压缩体，故自入口进入热检测部的被测流体的流动状况相对稳定，从而使热检测部处受流体流动而变化的温度场的变化趋势能够更加稳定，以便于检测芯片检测，而提高的热式质量流量计读数的稳定性。由此，相对于传统技术中在壳体上游端外接或内置一较长的稳流管路使被测流体的流动状况逐渐恢复平稳，本申请如此设置能够节省上述稳流管路，以在实现提高被测流体稳定性的同时相对减小热式质量流量计所需占用的安装空间。

附图说明

图1为管道内层流流体各流束流动方向的示意图。

图2为管道内湍流流体各流束流动方向的示意图。

图3为本申请一实施例所提供的热式质量流量计的壳体的轴侧示意图。

图4为图3所示壳体的仰视图。

图5为图4所示壳体沿A-A线的剖视图。

图6为图3所示壳体的正视图。

图7为图6所示壳体沿B-B线的剖视图。

图8为图4所示壳体沿C-C线的剖视图。

图9为图8所示壳体中D处的局部放大图。

附图标记：10、壳体；100、主流管；101、入口；102、出口；103、整流槽；110、压缩体；111、第一压缩段；112、第二压缩段；120、导流板；120a、外侧导流板；120b、中间导流板；121、第一导流段；122、第二导流段；123、导流顶面；124、过流侧面；125、合围面；200、热检测部；210、检测流道；220、第一汇流槽；230、第二汇流槽；300、格栅网；310、过流孔；20、过滤网；O、轴线；K、环周方向。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

热式质量流量传感器主要是通过对被测流体进行加热，并检测因流体流动造成的温度场变化的状况，来得到流体的质量流量。容易理解的是，在热式质量流量传感器（以下简称传感器）中，流体的流动状况是影响检测结果的重要因素之一。如图1，对于层流流体，由于流体的流动状况相对简单，故温度场的变化相对稳定，则便于传感器获得相对稳定的读数。如图2，对于湍流流体，由于流体的流动状况混乱，各局部流束相互碰撞，使得温度场的变化不稳定，则传感器获得的读数也不稳定。传统技术中通常通过在壳体的上游端外界或内置一段较长的流道，以使湍流流体逐渐恢复为平稳流动的层流。然而，如此设置将导致传感器需要占用更大的安装空间，故不便于将热式质量流量传感器应用于体积小、集成化高的设备当中。

为了解决上述问题，本申请提供一种热式质量流量计及其壳体，壳体包括主流管及热检测部，主流管的内周壁向内凸出设有压缩体，压缩体上开设有用于连通主流管和热检测部的入口及出口。如此设置，当被测流体流经压缩体时各流束将被压缩并加速，而由流动状况相对混乱的湍流转换为流动状况相对稳定的层流。从而自入口流入热检测部的流体的流动状况相对稳定，则便于热式质量流量计获得稳定的读数。以下结合说明书附图和具体实施方式详细说明本实施例所提供的热式质量流量计及其壳体。

参阅图3至图5，本申请一实施例提供的热式质量流量计的壳体10包括主流管100及热检测部200，主流管100供被测流体流通，热检测部200设于主流管100旁侧并供检测芯片安装。主流管100内周壁的部分区域向内凸出形成压缩体110，以压缩并加速流经压缩体110的被测流体。主流管100设有连通热检测部200的入口101及出口102，其中至少入口101开设于压缩体110。

上述壳体10中，由于压缩体110凸出设于主流管100的内周壁，故压缩体110能够使流经压缩体110处的被测流体被压缩、加速，而使该部分被测流体的流动状况趋于稳定。又由于入口101开设于压缩体110，故自入口101进入热检测部200的被测流体的流动状况相对稳定，从而使热检测部200处受流体流动而变化的温度场的变化趋势能够更加稳定，以便于检测芯片检测，而提高的热式质量流量计读数的稳定性。由此，相对于传统技术中在壳体10上游端外界或内置一较长的稳流管路使被测流体的流动状况逐渐恢复平稳，本申请如此设置能够节省上述稳流管路，以在实现提高被测流体稳定性的同时相对减小热式质量流量计所需占用的安装空间。由此，使热式质量流量计能够便于应用在体积小、集成化程度高的设备当中。

在一个实施例中，主流管100为内径均等的规则管状结构，故在主流管100内设置凸出的压缩体110能够压缩并加速所流经的流体。

请参阅图5及图6，在一个实施例中，主流管100内设有沿主流管100轴线O延伸布置的多个导流板120。沿主流管100的环周方向K，压缩体110的至少部分区域位于两导流板120之间。由此，通过导流板120的约束及引导作用，能够减少流经压缩体110的至少部分被测流体在主流管100环周方向K上的运动，以配合压缩体110共同提高由入口101进入热检测部200的被测流体的流动状况的稳定性。换言之，在导流板120的整流作用下，流经压缩体110的至少部分区域的各被测流体流束的流动方向大致与主流管100的轴线O平行，同时结合压缩体110的压缩加速效果，能够提高被测流体流动的稳定性。

结合图5、图7，为了便于说明，以下以轴线O中O₁所在的一端为上游，O₂所在的一端为下游。主流管100内的流体的流动方向为由上游流向下游。

请参阅图4，热检测部200内开设有检测流道210，检测流道210一端与入口101连接，另一端与出口102连接，被测流体于检测流道210中接受检测。

请参阅图5及图7，在一个实施例中，沿主流管100的轴线O，压缩体110凸出的尺寸先逐渐增大后逐渐减小，入口101开设于压缩体110逐渐增大的部分，出口102开设于压缩体110逐渐减小的部分。通过设置压缩体110凸出的尺寸沿轴线O逐渐变化，使压缩体110对被测流体的压缩和加速可以逐渐进行，以提高整流效果。同时，压缩体110凸出的尺寸逐渐变化使压缩体110的凸出设置更加平缓，以降低主流管100内凸出的压缩体110阻挡被测流体而使被测流体被搅乱的几率。

可以理解的是，压缩体110的下游部分逐渐减小，同样能够使压缩体110整体更加平缓的设于主流管100内，而降低对被测流体的阻挡。需要说明的是，主流管100内的被测流体通常为连续流动，则位于下流部分的流体的同样会影响上游流体的流动状况。由此，通过将出口102也设置在压缩体110上，同样能够提高位于出口102上游部分的被测流体流动的平稳性。

请继续参阅图5及图7，在一个实施例中，压缩体110包括相互连接的第一压缩段111及第二压缩段112。在沿主流管100的轴线O由上游指向下游的方向，第一压缩段111凸出的尺寸逐渐增大，第二压缩段112凸出的尺寸逐渐减小。第一压缩段111与第二压缩段112凸出的最大尺寸相同，即第一压缩段111与第二压缩段112平滑过渡连接。入口101开设于第一压缩段111，出口102开设于第二压缩段112。

请参阅图7，在一个实施例中，压缩体110延伸布置的方向与主流管100的轴线O平行，以在被测流体流动过程中持续对被测流体的施加压缩加速作用。

请参阅图5至图7，在一个实施例中，主流管100的轴线O上同一位置处，导流板120凸出的尺寸大于压缩体110凸出的尺寸。多个导流板120沿主流管100的环周方向K间隔布置，相邻导流板120与所夹的压缩体110的部分区域合围形成整流槽103。如此设置，各整流槽103均能够实现如前述导流板120与压缩体110相互配合的整流作用。各整流槽103内均设有入口101，以使各整流槽103内被整流后的被测流体均能够通过入口101进入热检测部200内。

进一步地，各整流槽103内还可设有出口102，以提高出口102处流体流动平稳性。

如图6，在一个实施例中，导流板120的数量可以为4个，4个导流板120与压缩体110合围形成3道整流槽103。

请再次参阅图4，在一个实施例中，热检测部200内还开设有第一汇流槽220及第二汇流槽230，第一汇流槽220与第二汇流槽230分别连通在检测流道210的两端。各入口101均与第一汇流槽220连通，以将各整流槽103内的被测流通汇入第一汇流槽220内一同流入检测通道内。同理，各出口102均与第二汇流槽230连通，以将第二汇流槽230内的流体分别输送至不同的整流槽103内。如此设置，降低流体跨越整流槽103而导致流体流动状况混乱的几率。

请再次参阅图5，在一个实施例中，沿主流管100的轴线O，导流板120凸出于主流管100的管壁的尺寸先逐渐增大后逐渐减小，由此，导流板120逐渐增大的部分对被测流体的约束及导向作用将逐渐增大，以逐渐提高被测流体流动的稳定性。并且，导流板120还包括逐渐减小的部分，则主流管100内的流体也将逐渐失去约束和导向作用，从而能够降低导流板120的导流作用骤然停止而导致各流束流向发生改变的情况发生的几率。

请参阅图7，在一个实施例中，导流板120包括第一导流段121及第二导流段122，在沿主流管100的轴线O由上游指向下游的方向，第一导流段121凸出于主流管100的内周壁的尺寸逐渐增大，第二导流段122凸出于主流管100的内周壁的尺寸逐渐减小。第一导流段121与第二导流段122的最大尺寸相同，即第一导流段121与第二导流段122平滑过渡连接。第一导流段121与第二导流段122的连接处，可以与第一压缩段111和第二压缩段112的连接处位于主流管100轴向上的同一位置。并且，在主流管100的环周方向K上，第一导流段121与第一压缩段111对位，第二导流段122与第二压缩段112对位。

请继续参阅图7，在一个实施例中，沿所述主流管100的轴线O，压缩体110的至少位于上游的一端内收于两导流板120之间。也就是说，由上游流向下游的被测流体将先于压缩体110接触导流板120，即被测流体将先受到导流板120的约束及引导作用。如此设置，使被测流体在受压缩体110压缩加速时总伴随着导流板120的约束及引导作用，从而降低被测流体在压缩体110的压缩加速作用下偏离主流管100轴向的几率，以提高压缩体110的压缩加速效果。

当然，压缩体110的两端可以均内收于两导流板120之间。

请参阅图8及图9，在一个实施例中，导流板120包括导流顶面123及两过流侧面124，导流顶面123位于远离主流管100的内周壁的一侧，两过流侧面124相背设置且均与导流顶面123连接。在主流管100的环周方向K上，导流顶面123的其中一侧相对于另一侧位于径向上的外侧而形成倾斜设置，以引导被测流体向径向外侧流入整流槽103，并经入口101流入热检测部200内。结合图9，由于压缩体110及导流板120凸出形成于主流管100的内周壁，则压缩体110与导流板120位于主流管100内腔的外周部分，则由导流板120与压缩体110合围形成的整流槽103，以及开设于压缩体110的进口也均位于主流管100内腔的外周部分。从而，导流顶面123设置为如上述的倾斜设置，能够引导被测流体由径向上相对内侧的区域流向径向上相对外侧的区域，以进入整流槽103及进口内。所述主流管100径向上的外侧和内侧均以主流管100的中心轴线O为参考，外侧与所述中心轴线O的直线距离大于内侧。如图9，导流顶面124引导被测流体流入整流槽103时被测流体的流动方向参见标号Q。

如图6及图9，导流板120中分别包括两种类型的导流板120：外侧导流板120a和中间导流板120b，外侧导流板120a的其中一个过流侧面124与另一导流板120合围形成整流槽103，而另一个过流侧面124则不用于合围形成整流槽103。中间导流板120b的两个过流侧面124均用于与其他导流板120合围形成整流槽103。不同类型的导流板120中，对导流顶面123的倾斜方向的要求也不同。将过流侧面124中用于合围形成整流槽103的记为合围面125。

其中，当两过流侧面124中一个为合围面125时，即对于外侧导流板120a而言，导流顶面123中靠近合围面125一侧相对于另一侧位于主流管100径向上的外侧，从而便于将被测流体引导流向整流槽103所在的一侧并进入整流槽103内。同时，在压缩体110压缩加速被测流体时，导流顶面123还能够起到一定的围挡作用，以提高压缩加速效果。

当两过流侧面124均为合围面125时，即对于中间导流板120b而言，导流顶面123中靠近其中一合围面125的一侧相对于另一侧位于主流管100径向上的外侧。换言之，由于中间导流板120b的两过流侧面124均为合围面125，即中间导流板120b两侧均为整流槽103时，导流顶面123向哪一侧倾斜均能够引导被测流体流入整流槽103内。

当然，在某些实施例中，还可以设置导流顶面123中分别用于与两过流侧面124连接的侧边位于主流管100的同一径向位置上。

请参阅图9，在一个实施中，导流顶面123与过流侧面124呈圆滑过渡衔接，如此，能够提高沿导流顶面123向径向外侧流动的被测流体流动的平缓性及顺畅性。

请参阅图5至图7，在一个实施例中，壳体10还设有格栅网300，格栅网300设于主流管100内并与主流管100一体成型设置，格栅网300设有多个过流孔310，以对主流管100内的流体进行整流。

本申请还提供一种热式质量流量计，所述热式质量流量计包括检测芯片及如上述实施例中所述的壳体10，检测芯片设于热检测部200，则被测流体流入热检测部200后检测芯片能够对被测流体进行加热以及检测。

请再次参阅图3，在一个实施例中，热式质量流量计还包括过滤网20，过滤网20嵌设于主流管100的内周壁。在主流管100的轴向上，过滤网20相对压缩体110及导流板120设于上游，以过滤被测流体中的杂质并对被测流体进行初步整流。滤网可以采用60-200目的滤网。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种壳体，用于热式质量流量计，其特征在于，所述壳体包括供被测流体流通的主流管，以及设于所述主流管旁侧并供检测芯片安装的热检测部，所述主流管的内周壁的部分区域向内凸出形成压缩体，以压缩并加速流经所述压缩体的所述被测流体；所述主流管设有连通所述热检测部的入口及出口，其中至少所述入口开设于所述压缩体。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，沿所述主流管的轴线，所述压缩体凸出的尺寸先逐渐增大后逐渐减小，所述入口开设于所述压缩体逐渐增大的部分，所述出口开设于所述压缩体逐渐减小的部分。

3.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述压缩体延伸布置的方向与所述主流管的轴线平行。

4.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述主流管内设有沿所述主流管轴线延伸布置的多个导流板，沿所述主流管的环周方向，所述压缩体的至少部分区域位于两所述导流板之间。

5.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述主流管的轴线上同一位置处，所述导流板凸出的尺寸大于所述压缩体凸出的尺寸，多个所述导流板沿所述主流管的环周方向间隔布置，相邻所述导流板与所夹的所述压缩体的部分区域合围形成整流槽，各所述整流槽内均设有所述入口。

6.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于，所述导流板包括位于远离所述主流管的内周壁的一侧的导流顶面，及与所述导流顶面连接且相背设置的两过流侧面；

其中，当两所述过流侧面中一个为与另一所述导流板合围形成所述整流槽的合围面时，所述导流顶面中靠近所述合围面一侧相对于另一侧位于所述主流管径向上的外侧；

当两所述过流侧面均为所述合围面时，所述导流顶面中靠近其中一所述合围面的一侧相对于另一侧位于所述主流管径向上的外侧。

7.根据权利要求6所述的壳体，其特征在于，所述导流顶面与所述过流侧面呈圆滑衔接。

8.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，沿所述主流管的轴线，所述导流板凸出于所述主流管的管壁的尺寸先逐渐增大后逐渐减小。

9.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，沿所述主流管的轴向，所述压缩体的至少位于上游的一端内收于两所述导流板之间。

10.一种热式质量流量计，其特征在于，所述热式质量流量计包括检测芯片及如权利要求1至9任意一项所述的壳体，所述检测芯片设于所述热检测部。