CN201508204U - 高量程比金属管浮子流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高量程比金属管浮子流量计，它包括壳体以及与壳体相连接的指示器，在壳体内设有锥管，锥管上设有浮子、阻尼器和卡圈，上述的锥管包括上锥管和下锥管，上锥管和下锥管为两个锥度不同的锥管。采用上述技术方案的本实用新型，将原有的锥管改为由上下两段锥度组成，且锥度的设计使得上段锥度满足最大流量1400L/h，下段锥度满足25L/h～500L/h的控制流量，提高了量程比，这样能满足核电站机组启动阶段和正常工作阶段中对流量的要求。

Description

高量程比金属管浮子流量计

技术领域

本实用新型属于流体流量计量领域，具体地说是涉及一种浮子流量计。

背景技术

金属管浮子流量计用于连续测量封闭管道中液体和气体的体积流量，结构坚固可靠，能适应各种场合的流量测量，因此广泛地应用于流量测量和工业过程控制中。目前国内外的金属管浮子流量计结构如图1所示，壳体1中锥管的锥度只有一个，量程比只做到10∶1，对于特殊流量场合便无法满足现场工艺要求，如岭澳核电站二期工程的要求为：最大流量1400L/h，计量流量25L/h～500L/h对应电流4～20mA，量程比20∶1，指示量程56∶1。

对于上述的产品要求，已知现有浮子的流量系数α＝0.75，浮子体积V＝28.58cm³，浮子密度ρ_f＝7.8g/cm³，被测介质密度ρ＝1g/cm³，浮子最大截面积F＝5.726cm²，锥管直管段直径d＝2.71cm，锥管半锥角β＝2.54°，于是速度常数＝258cm/s。通过计算可知满足控制流量500L/h时浮子的位移应是1.8cm，对应指针在刻度盘上的转角为20度，如果这样制作的话则刻度盘的视觉效果极差，并且以指针的回差为0.5度计算，回差为0.5/20＝2.5％，是不能满足设计要求的，应视为不合格产品。因此常规设计不能满足要求，应重新进行设计。

发明内容

本实用新型要解决的是浮子流量计量程受限的技术问题，提供一种高量程比的金属管浮子流量计。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括壳体以及与壳体相连接的指示器，在壳体内设有锥管，锥管上设有浮子、阻尼器和卡圈，上述的锥管包括上锥管和下锥管，上锥管和下锥管为两个锥度不同的锥管。

上述的上锥管的锥度为10°～15°，下锥管的锥度为1°～5°

上述的指示器通过螺母和垫片连接在壳体上。

采用上述技术方案的本实用新型，将原有的锥管改为由上下两段锥度组成，且锥度的设计使得上段锥度满足最大流量1400L/h，下段锥度满足25L/h～500L/h的控制流量，提高了量程比，这样能满足核电站机组启动阶段和正常工作阶段中对流量的要求。

附图说明

图1为传统金属管浮子流量计的结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型包括壳体1以及与壳体1相连接的指示器7，壳体1和指示器7之间可以为固定连接，也可以为活动连接。上述的活动连接可以是指：指示器7通过螺母5和垫片6连接在壳体1上。

在壳体1内设有锥管，锥管上设有浮子2、阻尼器3和卡圈4。在本实用新型中，锥管包括上锥管9和下锥管8，上锥管9和下锥管8为两个锥度不同的锥管。具体地说，上锥管9的锥度为11.68°，下锥管8的锥度为1.15°。

为验证本实用新型的可行性，特进行以下计算：

已知浮子流量计的流量方程为

$Q=\mathrm{\α}\·f_k\·\sqrt{\frac{2\mathrm{gV}({\mathrm{\ρ}}_f-\mathrm{\ρ})}{\mathrm{F\ρ}}}\·3.6,$ 其单位为l/h；

式中：α-系数，无量纲；

f_k-浮子最大径和其同高度锥管截面间的环隙面积，其单位为cm²；

g-重力加速度，其单位为980cm/s²；

V-浮子体积，其单位为cm³；

ρ_f-浮子密度，其单位为g/cm³；

ρ-被测介质密度，其单位为g/cm³；

F-浮子最大截面积，其单位为cm²；

当雷诺数大于某一数值时，对已制成的浮子流量计来说，流量系数α大体上是一定的，速度常数

亦为定值，其单位为cm/s，因此流量和f_k成正比，

而f_k＝πdtgβh+πtg²βh²

上式中：d-锥管直管段直径，其单位为cm；

β-锥管半锥角；

h-浮子位移，其单位为cm；

由此可知，流量大小和浮子位移密切相关。

这样，可通过计算得到：满足控制流量25L/h～500L/h时，浮子2的位移为1.8cm。通常情况下流量计指针的转角应不小于50度，这时仍以0.5度回差计算回差为0.5/50＝1％，因此为满足设计要求，锥管做成一个锥度是不行的。在本实用新型中，锥管的锥度部分应由上下两段锥度组成，上锥管9的锥度为11.68°，满足最大流量1400L/h；下锥管8的锥度为1.15°，满足25L/h～500L/h的控制流量。

如图2所示，其中，上锥管9的长度为15cm，上锥管9的最宽口径为Φ35₀ ^+0.052，上锥管9的最窄口径为Φ28.8₀ ^+0.052，上锥管9的长度为15cm；下锥管8的最窄口径为Φ27₀ ^+0.033，下锥管8的长度为45cm，端口为5cm，极限位移为53cm，流量计的口径为Φ47。

由于最大流量仅在机组启动阶段使用，因此考虑主要解决机组正常工作时的流量段25L/h～500L/h，经理论计算可得：

上部锥度极限位移处的环隙面积f_k极限＝2.37cm²

极限流量＝0.75×2.37×258×3.6＝1650L/h

下部锥度最大环隙面积f_k大＝0.789cm²

最大控制流量＝0.75×0.789×258×3.6＝550L/h

下部锥管2mm处环隙面积f_k小＝0.034cm²

最小控制流量＝0.75×0.034×258×3.6＝23L/h

由以上计算可知，本实用新型可以满足现场对流量要求，从制作仪表的实际校验数据中，充分验证了设计的正确性。

另外，本实用新型中上锥管的锥度还可以为10°、11°、13°、14°、15°中的任意一种，下锥管的锥度可以为1°、1.25°、1.8°、2°、2.3°、3°、3.5°、4°、4.6°、5°中的任意一种。

Claims (3)

1.一种高量程比金属管浮子流量计，它包括壳体(1)以及与壳体(1)相连接的指示器(7)，在所述的壳体(1)内设有锥管，锥管上设有浮子(2)、阻尼器(3)和卡圈(4)，其特征在于：所述的锥管包括上锥管(9)和下锥管(8)，上锥管(9)和下锥管(8)为两个锥度不同的锥管。

2.根据权利要求1所述的高量程比金属管浮子流量计，其特征在于：所述的上锥管(9)的锥度为10°～15°，所述下锥管(8)的锥度为1°～5°

3.根据权利要求1所述的高量程比金属管浮子流量计，其特征在于：所述的指示器(7)通过螺母(5)和垫片(6)连接在壳体(1)上。

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