CN205317267U - 一种基于机翼原理的流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机翼原理的流量测量装置，包括设置在管道中的机翼式传感件、与传感件连接的检测信号变送装置；传感件包括多个间隔分布且通过水平设置的共用翼轴同轴串连的圆盘翼，翼轴线与管道轴线垂直，圆盘翼的横截面呈D字形；靠D字平直面侧的管内壁面上设有轴套，靠D字弧弯面侧的管壁上设有支承缸套，支承缸套的外端伸出管道；共用翼轴的两端分别通过轴套和支承缸套活动架设在管道管壁的两对应处；翼轴可旋转且可左右平移；检测信号变送装置是靠D字的弧弯面侧的共用翼轴的端面通过液压千斤顶式压力放大装置与压力变送器连接。可靠性灵敏度高、管道布局自由、维护方便、压损小、结构简单，能适应各类流体测量。

Description

一种基于机翼原理的流量测量装置

技术领域

本实用新型属于计量检测技术领域，涉及流量计量技术，特别是一种基于机翼原理的流量测量装置。

背景技术

流量计量是热工中最常用的测量。流量计量的方法很多，在工业现场，测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。是工业测量中最重要的仪表之一。随着工业的发展，对流量测量的准确度和范围要求越来越高，为了适应多种用途，各种类型的流量计相继问世，靶式流量计、容积式流量计、涡轮流量计、差压式流量计、变面积式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计等。其中差压式流量计是最常用也是最成熟的类型。

飞机机翼的侧剖面是一个上缘向上拱起，下缘基本平直的形状。所以气流吹过机翼上下表面而且要同时从机翼前端到达后端，从上缘经过的气流速度就要比下缘的快(因为上缘弧度大，弧长较长，就是说距离较远)。根据物理学的伯努利方程：同样是流过某个表面的流体，速度快的对这个表面产生的压强要小。因此就得出机翼上表面大气压强比下表面的要小的结论，这样就产生了升力，当飞机起飞的滑行速度越来越快，其机翼上下表面间的压强差也越来越大，升力也越来越大，当升力大于飞机重力时飞机就可以离地而起了。人们根据这个原理，发明了基于机翼原理的流量测量装置。

例如：公开号为CN2594795，名为“防堵型机翼测风装置”的中国专利中公开的一种技术，涉及一种防堵型机翼测风装置，包括分置在风道内的机翼、机翼上加工有正、负取压孔，设置在机翼中的感压管位于机翼取压孔与引压管之间，其特点是所说的感压管由水平布置改为向上倾斜布置，与机翼头部表面成20-70度夹角。引压管保持垂直布置，引压管上下两端设置有防堵螺帽。设计出防堵型机翼测风装置，彻底解决了测风装置堵塞问题，可广泛应用于各种气体流量自动计量、调节和控制。该装置尤其适用于发电厂锅炉、炼铁高炉的送风及煤气输送的测量与控制。

采用这样技术的基于机翼原理的流量测量装置当然可以使用，但还存在以下不足：

A.由于其流量测量原理的本质是采用一种机翼形节流件翼面大至水平设置在管道中作为流量传感器一次元件，机翼形节流件在管道中同时产生局部高压点和局部低压点，再用导压管将高压点和低压点的压力值导引出后通过传统的差压变送器进行转换，采用导压管从工艺管道引压则存在着这类测量装置导压管易堵的通病，维护不便。

B.由于测量对象一般是局限于除尘处理过的风，目前主要应用于电力行业的一、二次风量测量中，对风道大小、风速、前后直管段、风道布局等均有一定的要求，而对于应用于液体流量测量，目前未见文献报道，适用工况、介质等场合的局限性很大。

C.由于将机翼形节流件用于测量时，流体与“机翼”的相对流速远不如飞机飞行中机翼与空气的相对运动速度，因而如要提高灵敏度，就要加大“机翼”的尺寸，但这样就增大了风道的压损，也就增大了工艺过程的能耗，也增大了制造成本。

D.由于测量时为提高准确度，需多点采样后取平均值，结构相对复杂，环节多，可靠性不够高。

综上所述，现有技术的基于机翼原理的流量测量装置，导压管易堵、使用范围及工艺管道布局的局限性很大、体积较大、能耗大、结构相对复杂、维护不够方便、成本较高、可靠性不够高，使用效果不理想。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种可靠性高、灵敏度高、工艺管道布局的自由度高、维护方便、压损小、结构相对简单，能适应各类流体测量的基于机翼原理的流量测量装置。

本实用新型为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种基于机翼原理的流量测量装置，包括设置在工艺管道中的机翼式传感件、与机翼式传感件适配连接的检测信号变送装置；所述的机翼式传感件包括多个间隔分布且通过一根水平设置的共用翼轴同轴串连的圆盘翼，共用翼轴的轴线同时也与工艺管道的中轴线相互垂直，圆盘翼的横截面呈D字形状；靠D字的平直面一侧的管内壁面上设有轴套，靠D字的弧弯面一侧的管壁上设有支承缸套，支承缸套的外端伸出工艺管道壁；共用翼轴的两端分别通过轴套和支承缸套活动架设在工艺管道管壁的两对应处；共用翼轴是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的；所述的检测信号变送装置是靠D字的弧弯面一侧的共用翼轴的端面通过液压千斤顶式压力放大装置与压力变送器的受压腔室压力传递连接。

所述的液压千斤顶式压力放大装置是支承缸套伸出工艺管道壁一端的管口连接有增压缸；共用翼轴的对应端兼作支承缸套的活塞；增压缸的内径大于支承缸套的内径；支承缸套内的从共用翼轴的对应端面至支承缸套最外端之间的空间为输入端小径油腔；增压缸内的从支承缸套最外端至增压缸内的大活塞内侧面之间的空间为大径油腔；输入端小径油腔及大径油腔内均充满设置有液压油；增压缸的大活塞外侧面与增压缸体外端面之间的空间为连通大气空间的气室；增压缸体的外端面设置有连接盖板，连接盖板的外端面中心处设有管孔穿过连接盖板的输出缸套；大活塞外侧面的中轴线上设有输出活塞；输出活塞与输出缸套的靠内端的输出端油腔动配合连接；输出缸套的靠外端管口通过导压管与压力变送器的受压腔室连接；输出端油腔内、导压管内及压力变送器的受压腔室内均充满设置有液压油；连接盖板上开设有连通气室与大气空间之间的不少于一个的通气孔。

所述的轴套的靠近工艺管道内壁与该对应端的共用翼轴端面间的空间为平衡腔室，平衡腔室与工艺管道间通过斜向开设在轴套壁面上的平衡连通孔连通。

所述的圆盘翼的翼体内设置有空腔；所述的轴套与支承缸套的端面均设有密封件。

本实用新型的有益效果是：由于所述的机翼式传感件包括多个间隔分布且通过一根水平设置的共用翼轴同轴串连的圆盘翼，共用翼轴的轴线同时也与工艺管道的中轴线相互垂直，圆盘翼的横截面呈D字形状；靠D字的平直面一侧的管内壁面上设有轴套，靠D字的弧弯面一侧的管壁上设有支承缸套，支承缸套的外端伸出工艺管道壁；共用翼轴的两端分别通过轴套和支承缸套活动架设在工艺管道管壁的两对应处；共用翼轴是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的；所述的检测信号变送装置是靠D字的弧弯面一侧的共用翼轴的端面通过液压千斤顶式压力放大装置与压力变送器的受压腔室压力传递连接。

A、由于圆盘翼所受推力可被按所需倍数放大后通过输出活塞13再通过输出端油腔12再通过导压管18传递到压力变送器19的受压腔室，机翼式传感件的灵敏度就大大提高了。

B、由于圆盘翼5的横截面呈D字形状，且共用翼轴7与圆盘翼5是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的，压损小且在传感动作的过程中不论圆盘翼5转到何位置，均不会改变其传感数值，盘面大至垂直的圆盘翼5在工艺管道6内可自由旋转，可让其在流体的冲刷下360度全方位更均匀更顺当进行表面自洁，保证传感件的传感重复性好。

C、由于工艺管道6内不需要设置传统差压变送器必须的取压口，不用清堵，维护极为方便且可靠性高，结构相对也简单。

D、由于安装时只要保证共用翼轴7水平设置并与工艺管道6的中轴线相互垂直即可。这样，工艺管道6既可水平设置，也可垂直设置，还可斜向设置，安装的自由度极高。

E、由于可通过调配圆盘翼5数量，圆盘翼5的体积，输入端小径油腔16与大径油腔15的直经比值来适应不同的流体情况，适用的介质工况范围大大拓宽了。

F、另由于圆盘翼5的翼体内设置有空腔20可以减轻传感件整体重量，从而减小轴向摩擦力，使传感件更灵敏。平衡腔室17与工艺管道6间通过斜向开设在轴套8壁面上的平衡连通孔9连通可消减共用翼轴7该端的压力差，使传感件更灵敏。

综上所述，本实用新型具有可靠性高、灵敏度高、工艺管道布局的自由度高、维护方便、压损小、结构相对简单，能适应各类流体测量的优点，使用效果更理想。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。其中：

图1是本实用新型的示意图；

图2是本实用新型另一视向的示意图；

图3是本实用新型中的增压缸部分的拆分示意图；

图4是本实用新型中的轴端支承部分的剖分示意图；

图5是本实用新型中的输出缸套的连接示意图；

图6是本实用新型中的盘形翼部分的剖分示意图。

附图中的标记编号说明如下：支承缸套1、输出缸套2、连接盖板3、增压缸4、圆盘翼5、工艺管道6、共用翼轴7、轴套8、平衡连通孔9、通气孔10、气室11、输出端油腔12、输出活塞13、大活塞14、大径油腔15、输入端小径油腔16、平衡腔室17、导压管18、压力变送器19、空腔20

具体实施方式

本实用新型的实施例，如图1至图6所示，一种基于机翼原理的流量测量装置，包括设置在工艺管道6中的机翼式传感件、与机翼式传感件适配连接的检测信号变送装置；所述的机翼式传感件包括多个间隔分布且通过一根水平设置的共用翼轴7同轴串连的圆盘翼5，共用翼轴7的轴线同时也与工艺管道6的中轴线相互垂直，圆盘翼5的横截面呈D字形状；靠D字的平直面一侧的管内壁面上设有轴套8，靠D字的弧弯面一侧的管壁上设有支承缸套1，支承缸套1的外端伸出工艺管道6壁；共用翼轴7的两端分别通过轴套8和支承缸套1活动架设在工艺管道6管壁的两对应处；共用翼轴7是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的；所述的检测信号变送装置是靠D字的弧弯面一侧的共用翼轴7的端面通过液压千斤顶式压力放大装置与压力变送器19的受压腔室压力传递连接。

所述的液压千斤顶式压力放大装置是支承缸套1伸出工艺管道6壁一端的管口连接有增压缸4；共用翼轴7的对应端兼作支承缸套1的活塞；增压缸4的内径大于支承缸套1的内径；支承缸套1内的从共用翼轴7的对应端面至支承缸套1最外端之间的空间为输入端小径油腔16；增压缸4内的从支承缸套1最外端至增压缸4内的大活塞14内侧面之间的空间为大径油腔15；输入端小径油腔16及大径油腔15内均充满设置有液压油；增压缸4的大活塞14外侧面与增压缸4体外端面之间的空间为连通大气空间的气室11；增压缸4体的外端面设置有连接盖板3，连接盖板3的外端面中心处设有管孔穿过连接盖板3的输出缸套2；大活塞14外侧面的中轴线上设有输出活塞13；输出活塞13与输出缸套2的靠内端的输出端油腔12动配合连接；输出缸套2的靠外端管口通过导压管18与压力变送器19的受压腔室连接；输出端油腔12内、导压管18内及压力变送器19的受压腔室内均充满设置有液压油；连接盖板3上开设有连通气室11与大气空间之间的不少于一个的通气孔10。

所述的轴套8的靠近工艺管道6内壁与该对应端的共用翼轴7端面间的空间为平衡腔室17，平衡腔室17与工艺管道6间通过斜向开设在轴套8壁面上的平衡连通孔9连通。

所述的圆盘翼5的翼体内设置有空腔20；所述的轴套8与支承缸套1的端面均设有密封件。

本实用新型的工作原理是：当工艺管道6内的流体流动时，由于圆盘翼5的横截面呈D字形状，根据机翼原理，圆盘翼5将带动共用翼轴7向支承缸套1一侧移动，由于共用翼轴7兼作支承缸套1的活塞，根据帕斯卡定律，在兼作活塞的共用翼轴7端的轴向推动下，输入端小径油腔16内的压强与大径油腔15内的压强相等且同时增大，由于增压缸4的内径大于支承缸套1的内径，作用于大活塞14上的推力将大于共用翼轴7的推力，这样，力被按所需倍数放大后通过输出活塞13再通过输出端油腔12再通过导压管18传递到压力变送器19的受压腔室，机翼式传感件的灵敏度就大大提高了。

由于圆盘翼5的横截面呈D字形状，且共用翼轴7与圆盘翼5是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的，压损小且在传感动作的过程中不论圆盘翼5转到何位置，均不会改变其传感数值，使其在工艺管道6内可自由旋转的好处是可让其在流体的冲刷下360度全方位均匀自洁表面，保证传感件的传感重复性好。

由于工艺管道6内不需要设置传统差压变送器必须的取压口，不用经常清堵，维护极为方便且可靠性高。

由于安装时只要保证共用翼轴7水平设置并与工艺管道6的中轴线相互垂直即可。这样，工艺管道6既可水平设置，也可垂直设置，还可斜向设置，安装的自由度高。

由于可通过调配圆盘翼5数量，圆盘翼5的体积，输入端小径油腔16与大径油腔15的直经比值来适应不同的流体情况，适用的介质工况范围大大拓宽了。

圆盘翼5的翼体内设置有空腔20可以减轻传感件整体重量，从而减小轴向摩擦力，使传感件更灵敏。平衡腔室17与工艺管道6间通过斜向开设在轴套8壁面上的平衡连通孔9连通可消减共用翼轴7该端的压力差，使传感件更灵敏。

Claims (4)

1.一种基于机翼原理的流量测量装置，包括设置在工艺管道中的机翼式传感件、与机翼式传感件适配连接的检测信号变送装置；其特征在于：所述的机翼式传感件包括多个间隔分布且通过一根水平设置的共用翼轴同轴串连的圆盘翼，共用翼轴的轴线同时也与工艺管道的中轴线相互垂直，圆盘翼的横截面呈D字形状；靠D字的平直面一侧的管内壁面上设有轴套，靠D字的弧弯面一侧的管壁上设有支承缸套，支承缸套的外端伸出工艺管道壁；共用翼轴的两端分别通过轴套和支承缸套活动架设在工艺管道管壁的两对应处；共用翼轴是可绕翼轴线自由旋转且可沿翼轴线轴向左右平移的；所述的检测信号变送装置是靠D字的弧弯面一侧的共用翼轴的端面通过液压千斤顶式压力放大装置与压力变送器的受压腔室压力传递连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机翼原理的流量测量装置，其特征在于：所述的液压千斤顶式压力放大装置是支承缸套伸出工艺管道壁一端的管口连接有增压缸；共用翼轴的对应端兼作支承缸套的活塞；增压缸的内径大于支承缸套的内径；支承缸套内的从共用翼轴的对应端面至支承缸套最外端之间的空间为输入端小径油腔；增压缸内的从支承缸套最外端至增压缸内的大活塞内侧面之间的空间为大径油腔；输入端小径油腔及大径油腔内均充满设置有液压油；增压缸的大活塞外侧面与增压缸体外端面之间的空间为连通大气空间的气室；增压缸体的外端面设置有连接盖板，连接盖板的外端面中心处设有管孔穿过连接盖板的输出缸套；大活塞外侧面的中轴线上设有输出活塞；输出活塞与输出缸套的靠内端的输出端油腔动配合连接；输出缸套的靠外端管口通过导压管与压力变送器的受压腔室连接；输出端油腔内、导压管内及压力变送器的受压腔室内均充满设置有液压油；连接盖板上开设有连通气室与大气空间之间的不少于一个的通气孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于机翼原理的流量测量装置，其特征在于：所述的轴套的靠近工艺管道内壁与该对应端的共用翼轴端面间的空间为平衡腔室，平衡腔室与工艺管道间通过斜向开设在轴套壁面上的平衡连通孔连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于机翼原理的流量测量装置，其特征在于：所述的圆盘翼的翼体内设置有空腔；所述的轴套与支承缸套的端面均设有密封件。