CN206671245U - 一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，它包括不锈钢套管，在不锈钢套管固封有玻璃基体，在玻璃基体表面附着四条导电金属膜，在每条导电金属膜的上端分别固连有与外电路电连接的导线，每条导电金属膜的表面覆盖绝缘层，每条导电金属膜的下端均为导电探头。该探针的导电金属膜与传统金属探针相比，具有探头不宜磨损、相对位置不变、探针后端对气泡影响小、可长期使用等优点。

Description

一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针

技术领域

本实用新型属于两相流参数测量领域，是一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针。

背景技术

两相流在工业生产中广泛存在，与人类生活息息相关。如石油工业中的油/气、油/水两相流;电力工业中汽液两相流；化工、医药、能源等领域中的干燥过程、混合过程、流态化过程、扩散过程、反应过程等。两相流涉及范围的广泛性及其应用的重要性促使研究工作者深入研究两相流动的内在规律和特性。在气液两相流动体系中，为了确定两相流动界面传输和传热，界面面积浓度、空泡份额、气泡大小和直径是十分重要的参数，两流体模型可以较为精确地分析两相流系统，而两流体模型的关键在于两相界面参数的获取。目前两相流动中界面参数测量方法中，主要包括摄像法、化学吸收法、衰减法、激光多普勒测速方法（LDA）、粒子图像速测法（PIV）、多传感器探针法和电丝网传感器法等，其中探针方法应用最为广泛。

电学方法测两相流动参数是利用电场对流场分布的敏感性，在两相流管道内放置电极或探针，穿过管道的电阻和电容取决于气液混合物的介电常数、电导率、含气率等。测量管道内局部区域的平均电阻抗，通过两相分布和电阻抗的关系，从而得到各相含率。电学方法可以进行瞬态测量，另外它结构简单、开发成本低、容易实现，所以一直受到人们的普遍关注。在气液两相流动领域，测量两相流动参数主要有单探头探针、双探头探针以及四探头探针。

在已有探针中，每条探针线都是一条直径0.15-0.3mm的导电金属丝，金属丝之间相互独立和绝缘，每一条金属丝都要镀绝缘层、安装不锈钢保护套管、中间填充环氧树脂，金属丝顶端并无可供附着的基体，这导致现有电导探针容易出现以下问题：①每条探针的顶端被加工成锥尖形且没有保护基体，容易导致探针头的磨损；②每条探针的顶端是悬空的，没有可供附着的基体，导致容易弯曲变形，可能导致测量参数的失真；③现有探针的中端和末端涂有绝缘层、环氧树脂和两层不锈钢金属套管，这导致探针中末端直径较大，干扰气泡运动和改变气泡形状的现象比较严重。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术不足，利用精确加工的镀膜技术，提供一种结构合理，性能可靠，使用寿命长，探头顶端不易磨损，探针之间的相对位置固定，对气泡的形状和原运动状态影响较小，电传导率高的以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针。

实现本实用新型目的采用的技术方案是：一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，它包括不锈钢套管，在不锈钢套管固封有玻璃基体，在玻璃基体表面附着四条导电金属膜，在每条导电金属膜的上端分别固连有与外电路电连接的导线，每条导电金属膜的表面覆盖绝缘层，每条导电金属膜的下端均为导电头。

所述玻璃基体由呈大圆柱体的上部、呈小圆柱体的中部和呈锥体的下部依次相连接为一体组成。

所述玻璃基体表面附着四条导电金属膜的结构是通过磁频溅射方法在玻璃基体表面镀导电金属膜。

所述玻璃基体下部锥度的锥角呈20°。

本实用新型的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，由于采用在不锈钢套管固封有玻璃基体，在玻璃基体表面附着四条导电金属膜，在每条导电金属膜的上端分别固连有与外电路电连接的导线，每条导电金属膜的表面覆盖绝缘层，每条导电金属膜的下端均为导电头结构，具有结构合理，性能可靠，使用寿命长，探头顶端不易磨损，探针之间的相对位置固定，对气泡的形状和原运动状态影响较小等优点。

附图说明

图1是本实用新型的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针结构示意图；

图2是图1中A-A 剖视示意图；

图3是图1中探针顶端D放大示意图；

图4是图1中B-B 剖视示意图；

图5是图1中C-C 剖视示意图；

图6是一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针实施方案示意图。

图中，1玻璃基体，2导电金属膜，3导线，4银胶，5绝缘层，6固定皮套，7环氧树脂，8不锈钢套管，导电金属膜2的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线，导电金属膜2的α、β、γ、δ导电头。

具体实施方式

下面利用附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1-图5，本实用新型的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，包括不锈钢套管8，在不锈钢套管8中固封有玻璃基体1，在玻璃基体1表面附着四条导电金属膜2，即导电金属膜2的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线，在每条导电金属膜2的上端分别固连有与外电路电连接的导线3，每条导电金属膜2的表面覆盖绝缘层5，每条导电金属膜2的下端均为导电头。所述玻璃基体1由呈大圆柱体的上部、呈小圆柱体的中部和呈锥体的下部依次相连接为一体组成。所述玻璃基体1表面附着四条导电金属膜2的结构是通过磁频溅射方法在玻璃基体表面1镀导电金属膜2。所述玻璃基体1为钢化玻璃，其下部锥度的锥角为20°，中部小圆柱体的直径为1mm，下端和中部累加总高15mm，上部大圆柱体的高度25mm，直径为2mm。所述导电金属膜2是探测气、液相的部件，厚度为0.05-0.1mm，宽度为0.2-0.3mm，导电金属膜2材质为金属金，具有稳定性好的优点，可长期使用。所述导电金属膜2在玻璃基体1上有四条，每条导电金属膜2的下端均为导电头，即α、β、γ、δ导电头，在玻璃基体1最下端的一条导电金属膜2的导电头α与其他三条导电金属膜2的导电头β、γ、δ高度差为2mm，用于感应气泡大小、速度等参数；在玻璃体1的下部锥度的上端，三条导电金属膜2的导电头β、γ、δ同高，导电金属膜2的Ⅱ、Ⅲ线与Ⅰ、Ⅳ线在玻璃基体1上部高度差为10mm，便于与导线3连接。所述导电金属膜2端头处在水平方向上的投影距离在0.35-1mm之间。所述镀有导电金属膜2的玻璃机体1上的绝缘层5为绝缘漆，绝缘层5厚度为0.05-0.1mm，用于与流体的绝缘。所述导电金属膜2下端的α、β、γ、δ导电头是将导电金属膜2上0.1mm高的绝缘层5磨掉获得的，用于探测气相和液相。

所述导电金属膜2通过银胶4与导电3相连后，再通过皮套6固定。所述不锈钢套管8为探针最外层，材质为304不锈钢，套管规格为6*1mm，用于保护探针上部，并做为导线3与电路连接的通道。

所述环氧树脂7固定在不锈钢套管8和玻璃基体1之间，用于固定和密封。

参照图6，利用本实用新型的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，通过计算机、数据采集卡、交流电路、电导探针来采集气泡经过导电金属膜2下端导电头时的电压变化，来采集气液两相流气相和液相参数信息，其原理为气泡经过导电金属膜2下端导电头时会造成电路阻抗发生较大变化，参考电阻两端电压产生波动，而连接计算机上的数据采集卡会将电压的波动记录下来储存在计算机中，最后通过对电压波动信号的处理获取局部时均气液两相流参数信息。

以上的为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，它包括不锈钢套管，在不锈钢套管固封有玻璃基体，在玻璃基体表面附着四条导电金属膜，在每条导电金属膜的上端分别固连有与外电路电连接的导线，每条导电金属膜的表面覆盖绝缘层，每条导电金属膜的下端均为导电头。

2.根据权利要求1所述的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，所述玻璃基体由呈大圆柱体的上部、呈小圆柱体的中部和呈锥体的下部依次相连接为一体组成。

3.根据权利要求1所述的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，所述玻璃基体表面附着四条导电金属膜的结构是通过磁频溅射方法在玻璃基体表面镀导电金属膜。

4.根据权利要求1所述的一种以玻璃为基体测量气液两相流参数的电导探针，其特征是，所述玻璃基体下部锥度的锥角呈20°。