CN118149918A - 流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种流量计，表壳腔室内的导流管的上游端和下游端分别连有启闭阀和出液管，导流管管壁上的脉冲射流器的射流指向导流管内的振动杆的自由端或段，其自由端临近处设有传感装置，采集振动杆的振动信号并输出获得流量值。本发明设置互相并联的导流管和脉冲射流器，当流体流量小时，流体只进入脉冲射流器，冲击振动杆后采集振动信号算出流量值；当流体流量大时，启闭阀的阀板打开，流体同时从表壳的腔室进入导流管与小流量的射流融合，使振动杆振动，传感装置测得流量值。本发明的流量计测量准确度高，量程比更大。

Description

流量计

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，具体涉及一种流量计。

背景技术

流量计是用于测量管道中流体流量的一种仪表，利用科里奥利力原理设计的流量计具有可直接测量流量、测量准确度高等优点。现有技术中的科里奥利流量计通常设计为带有一个电磁振动器和两个振动传感器的测量管，测量流体通过该测量管时的振动信号来反馈其流量。

名称为《流体振荡流量计》(US3698245A)的专利公开的技术方案，流道16中设有一个簧片组件17，当流体通过该流道时，簧片组件17产生弹性振荡，传感器响应输出，由此计算出该流体的流量。上述方案中只有一个直通流道，当测量流体的流量很小时便难以精准测量，其量程比相对较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时测量大流量和微小流量的量程比大的流量计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种流量计，进液管的下游端与管盒状的表壳的内腔连通，表壳腔室内设置有导流管，导流管的下游端连通有出液管，出液管上游端的管口处设置启闭阀的阀板，阀板位移时截止或连通表壳的腔室与导流管的上游端，导流管的管壁上设置脉冲射流器，脉冲射流器的进液口连通于表壳的内腔，脉冲射流器的射流指向导流管内设置的振动杆的自由端或段，振动杆的自由端临近表壳的壳壁上设置传感装置，采集振动杆的振动信号并输出所采集振动信号。

本发明主要是设置互相并联的导流管和脉冲射流器，并在出液管上游端的管口处设置启闭阀，当被测量流体的流量很小时，流体只进入脉冲射流器，冲击振动杆后，传感装置采集振动杆的振动信号并输出，通过系统算法得出流量的测量值；当被测量流体的流量较大时，流体压力大于启闭阀的设定压力，阀板打开，在小流量的射流脉冲激励下，流体同时从表壳的腔室进入导流管，小流量和大流量融合共同作用于振动杆使其振动，传感装置测量该振动信号并在系统算法下获得其流量值。本发明的流量计通过上述方案既可以测量大流量流体，也可以测量微小流量的流体，两者均有较高的测量准确度，相对传统的流量计，量程比更大。

附图说明

图1为流量计表壳的示意图；

图2为流量计的截面图；

图3为脉冲射流器的截面图。

具体实施方式

参见图1～2所示的流量计，进液管1的下游端与管盒状的表壳3的内腔连通，表壳3腔室内设置有导流管22，导流管22的下游端连通有出液管2，出液管2上游端的管口处设置启闭阀21的阀板211，阀板211位移时截止或连通表壳3的腔室与导流管22的上游端，导流管22的管壁上设置脉冲射流器11，脉冲射流器11的进液口111连通于表壳3的内腔，脉冲射流器11的射流指向导流管22内设置的振动杆30的自由端或段，振动杆30的自由端临近表壳3的壳壁上设置传感装置40，采集振动杆30的振动信号并输出所采集振动信号。

上述方案中，启闭阀21的腔内设有弹簧5，阀板211是由弹簧5预压并将出液管2上游端管口密封的橡胶片，弹簧5预压的压力大小可以在启闭阀21上调节设定。优选的，启闭阀21可采用先导阀，由其他控制机构控制启闭阀21的开启或关闭。导流管22内的振动杆30可以一端固定、另一端自由悬置。振动杆30可选用弹性材料，如不锈钢薄片、磷铜薄片和塑料薄片等，振动杆30的自由端在流体经过时产生振动。如图1所示，流量计工作时，流体自进液管1进入后，在其下游端分成两路，一路沿管盒状的表壳3的内腔到达启闭阀21的阀板211，另一路从管壁上脉冲射流器11的进液口111进入表壳3的内腔。此处具有两种可能出现的情况：

一、当流体流量较小时，流体压力较小，从表壳3的内腔涌向阀板211的流体压力不足以打开阀板211，流体只能从导流管22管壁上的脉冲射流器11的进液口111进入导流管22内腔的下游端，并从出液管2流出。由于脉冲射流器11的射流指向振动杆30的自由端或段，因此振动杆30在射流冲击下，其自由端会产生振动。传感装置40采集到振动杆30的振动信号后，处理器收集到振动信号并通过相应的算法处理即可得到该流体的流量。

二、当流体流量较大时，从表壳3的内腔涌向阀板211的流体压力足以打开阀板211，流体经过启闭阀21进入导流管22，在导流管22内形成涡流使振动杆30振动，在这一过程中同时有部分流体仍经过脉冲射流器11的进液口111进入，两路流体在导流管22的下游端汇合后从出液管2流出。此时流量计的测量基于科里奥利力原理，导流管22内的涡流与脉冲射流器11的射流汇合共同作用于振动杆30产生谐振，传感装置40采集到上述两种振动合成的振动信号，该振动信号通过相应算法得到流体产生的科里奥利力的大小，进而测得流量。

因此，本发明的流量计在上述两种流量状态下均可测量，既可以测量大流量流体，也可以测量微小流量的流体，两者均有较高的测量准确度，相对传统的流量计，本发明的流量计显然具有更大的量程比。本发明中，流量计在测量不同的流体介质时，可根据密度各异的介质来选择对应的杨氏模量各异的振动杆30，例如分别测量流量相近的水流和气流时，测量水流所用的振动杆30的杨氏模量要大于测量气流所用的振动杆30的杨氏模量。

导流管22下游端的管壁外表面连接有分隔进液管1和出液管2的隔板8，隔板8整体呈环形并斜置于表壳3的腔室内使得出液管2只和导流管22的下游端连通。隔板8的外沿与表壳3内壁相抵接且隔板8的外沿侧设有容纳密封圈的凹槽。

为了更精准地获得振动杆30的振动信号，所述振动杆30呈条片状，振动杆30的杆长方向与导流管22的管芯线方向一致。

优选的，所述振动杆30的杆芯线与导流管22的管芯线重合。所述导流管22的中游段设有缩径段221，振动杆30的中段位于缩径段221。上述方案中，条片状的振动杆30在流体的振荡中具有较大的受力面积，有利于振动杆30自由端的振动。振动杆30的杆芯线与导流管22的管芯线重合，使得振动杆30两侧的管腔对称，流体在导流管22内经过缩径段221后，流体产生的涡流振荡更为剧烈，方便传感装置40采集振动信号。

具体来讲，所述脉冲射流器11的进液口111和出射管112之间的管段为扩径段113，扩径段113的内腔设有两个相对扩径段113管芯线对称布置的分流块114，分流块114与扩径段113的管壁之间构成第一旁侧通路116、第二旁侧通路117，两分流块114之间构成中央通道115，第一旁侧通路116、第二旁侧通路117及中央通道115构成并联通道，中央通道115自上游端至下游端呈扩径状，且中央通道115下游端的内径大于出射管112的内径。脉冲射流器11的射流冲击振动杆30以便采集小流量信号。

上述方案中，进液口111的下游端在扩径段113一分为三，构成互相并联的第一旁侧通路116、第二旁侧通路117和中央通道115，三者在出射管112的上游端汇合。如图2所示，流量计工作时，流体自进液口111进入扩径段113后首先进入中央通道115，由于中央通道115自上游端至下游端呈扩径状，且中央通道115下游端的内径大于出射管112的内径，因此从中央通道115涌向下游的流体中会分出部分支流分别进入第一旁侧通路116和第二旁侧通路117，并于进液口111的下游端汇合回流至中央通道115的入口。中央通道115中的流体形成脉冲射流，出射管112射出的脉冲流冲击振动杆产生振动，传感装置40采集振动信号，实现流量计计量。

作为优选实施例，所述传感装置40包括固定在振动杆30自由端处的磁铁401和邻近磁铁401布置的韦根传感器402，韦根传感器402固定在导流管22下游端所在处的表壳3的壳壁上。韦根传感器402具有无需外接电源、测量精准等优点，利用磁铁401配合韦根传感器402可测得振动信号，通过算法实现大流量和小流量的高精度计量。需要说明的是，本发明的传感装置40不限于上述实施例，传感装置40亦可采用角速度传感器、霍尔传感器或者其他采用激光测量、电测量法等方式采集振动信号的传感器。

更具体的，导流管22内设有与管壁相连的支架311，支架呈“一”字形或“十”字形并横置在管道内，振动杆30的中段或其一端与支架311固定相连。

作为优选方案，导流管22的下游端与出液管2之间的连通路径上设有止回板6，止回板6铰接连接在导流管22外管壁上且绕铰接轴转动时分别摆动至导通位和止回位，处在止回位时止回板6封盖至导流管22的下游端管口上且出液管2下游端的管口口域在止回板6的板面范围内，处在导通位时导流管22的下游端与出液管2之间构成导通路径。止回板6与导流管22外管壁之间通过铰链连接，正常工况下，流体从进液管1进入后，自导流管22的下游端流至出液管2，在流体的冲击下，止回板6绕铰接轴摆动至导通位。当流体自出液管2进入时，流体的冲击作用使得止回板6处于止回位，将导流管22的下游端管口封盖，流体因此被截止流通。

本发明的流量计可以应用在水表或燃气表上，优选的，启闭阀21的壳体的外侧附加有独立的可容纳智能水表或燃气表的电子元器件的外壳，外壳上设有液晶显示器件如LCD显示器，用以指示水表或燃气表的运行状态等用水信息，并在外壳的腔内设置用于向远程管理系统提供信息的通信装置。

作为智能水表使用时，本发明的振动杆30及传感装置40的信号线连接到电子电路，振动杆30及传感装置40的工作状态、从水表内流通的水流的信息均可通过电子元器件监控。通过电子电路、传感器件和内置操作软件的控制，管道中的水流速度与流量、管道是否漏水、管路是否过载、水表是否工作等信息均可收集并显示在液晶显示器上，并通过有线或无线通信方式提供给远程抄表系统。

Claims (8)

1.一种流量计，其特征在于：进液管(1)的下游端与管盒状的表壳(3)的内腔连通，表壳(3)腔室内设置有导流管(22)，导流管(22)的下游端连通有出液管(2)，出液管(2)上游端的管口处设置启闭阀(21)的阀板(211)，阀板(211)位移时截止或连通表壳(3)的腔室与导流管(22)的上游端，导流管(22)的管壁上设置脉冲射流器(11)，脉冲射流器(11)的进液口(111)连通于表壳(3)的内腔，脉冲射流器(11)的射流指向导流管(22)内设置的振动杆(30)的自由端或段，振动杆(30)的自由端临近表壳(3)的壳壁上设置传感装置(40)，传感装置(40)采集振动杆(30)的振动信号并输出所采集振动信号。

2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述振动杆(30)呈条片状，振动杆(30)的杆长方向与导流管(22)的管芯线方向一致。

3.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述导流管(22)的中游段设有缩径段(221)，振动杆(30)的中段位于缩径段(221)。

4.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述脉冲射流器(11)的进液口(111)和出射管(112)之间的管段为扩径段(113)，扩径段(113)的内腔设有两个相对扩径段(113)管芯线对称布置的分流块(114)，分流块(114)与扩径段(113)的管壁之间构成第一旁侧通路(116)、第二旁侧通路(117)，两分流块(114)之间构成中央通道(115)，第一旁侧通路(116)、第二旁侧通路(117)及中央通道(115)构成并联通道，中央通道(115)自上游端至下游端呈扩径状，且中央通道(115)下游端的内径大于出射管(112)的内径。

5.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述传感装置(40)包括固定在振动杆(30)自由端处的磁铁(401)和邻近磁铁(401)布置的韦根传感器(402)，韦根传感器(402)固定在导流管(22)下游端所在处的表壳(3)的壳壁上。

6.根据权利要求2所述的流量计，其特征在于：所述振动杆(30)的杆芯线与导流管(22)的管芯线重合。

7.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：导流管(22)内设有与管壁相连的支架(311)，支架呈“一”字形或“十”字形并横置在管道内，振动杆(30)的中段或其一端与支架(311)固定相连。

8.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于：导流管(22)的下游端与出液管(2)之间的连通路径上设有止回板(6)，止回板(6)铰接连接在导流管(22)外管壁上且绕铰接轴转动时分别摆动至导通位和止回位，处在止回位时止回板(6)封盖至导流管(22)的下游端管口上且出液管(2)下游端的管口口域在止回板(6)的板面范围内，处在导通位时导流管(22)的下游端与出液管(2)之间构成导通路径。