CN209069358U - 一种流量计量装置 - Google Patents
一种流量计量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209069358U CN209069358U CN201821941676.0U CN201821941676U CN209069358U CN 209069358 U CN209069358 U CN 209069358U CN 201821941676 U CN201821941676 U CN 201821941676U CN 209069358 U CN209069358 U CN 209069358U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hot line
- line probe
- dimensional grid
- heating device
- flow measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种流量计量装置，其包括：适于固定地设置在测量管道内的立体网架、多个热线探头、加热装置、以及处理器，其中立体网架为网格结构，具有多个网格节点，热线探头固定地设置在网格节点处，加热装置电连接于热线探头并对热线探头进行加热以使得热线探头在流体中保持恒温，处理器电连接于加热装置，处理器根据加热装置输出电压与流速大小的对应关系分析计算经过立体网架的流体流速。本实用新型加大了在测量段内的测量范围，提高了流体流量的计量精度，并且改善了流量计量的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体的流量计量技术领域，更详而言之涉及一种流量计量装置。
背景技术
流量计量是计量科学技术的重要组成部分之一，准确稳定的流量计量与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系。水表作为用来计量流经自来水管道的水的体积的流量测量仪表，在计费核算、能源计量管理中发挥着重要作用，直接关系到水务公司和广大人民群众的利益。目前广泛使用的水表种类主要有机械式水表、超声波水表、电磁水表等，但是上述几种水表在实际使用中都存在着一定的缺陷。
机械式水表利用水流推动水表叶轮旋转，配合计数器积算得出用户的用水量。机械式水表的技术较为成熟，成本比较低，但结构较复杂，压力损失较大，在小流量时误差较大。机芯通常采用轻质的塑料制成，运动部件在长期使用过程中易磨损，影响计量准确性。
超声波水表利用声波在顺水流方向和逆水流方向传播的速度差计算出声道上的平均流速，通过积分得出面平均速度，进而得到体积流量。超声波水表结构简单，压损低，使动流量小。但是超声波水表受使用环境和安装条件影响较大，特别是测量段存在横向速度或涡旋流时，声道上的速度分布发生畸变，影响测量精度。另外，超声波水表的电控模块长期在潮湿的环境中运行，容易发生故障，稳定性较差。
电磁水表利用法拉第电磁感应定律测量流量，采用全电子化设计，无机械运动部件，压力损失小，能实现很宽的量程比。但是电磁水表工作时励磁电流较大，电池续航能力较差，而且流量变化响应较慢，环境适应性较弱，易受到电磁干扰。电磁水表由于技术含量较高，工艺较为复杂，尚未被市场广泛接受。
综上所述，本领域亟需一种新的流量计量装置来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种流量计量装置，加大了在测量段内的测量范围，提高了计量精度。
本实用新型的另一个目的在于提供一种流量计量装置，结构简单，环境适应性较强，改善了流量计量的稳定性，以一种经济有效的方式实现了流量的精确计量。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种流量计量装置，其包括：
适于固定地设置在测量管道内的立体网架，所述立体网架为网格结构，具有多个网格节点；
多个热线探头，所述热线探头固定地设置在所述网格节点处；
电连接于所述热线探头的加热装置，所述加热装置对所述热线探头进行加热并使得所述热线探头保持恒温；以及
电连接于所述加热装置的处理器，当流体以一定的流速经过所述热线探头时会带走部分热量，为了使所述热线探头恒温，所述加热装置输出至所述热线探头的电压会相应发生变化，所述处理器根据所述加热装置输出电压与流速大小的对应关系分析计算经过所述立体网架的流体流速。
根据本实用新型的优选实施例，所述立体网架由金属丝链接形成，为结构化网格或非结构化网格。
优选地，构成所述立体网架的金属丝的直径为10微米～100微米。
优选地，所述立体网架由四面体单元、五面体单元、六面体单元、七面体单元中的一种或组合构成。
优选地，所述热线探头为铂丝或钨丝。
优选地，所述热线探头的长度为0.4毫米～0.6毫米，直径为9微米～11微米。
优选地，所述热线探头通过导线连接于所述加热装置，所述热线探头和所述导线通过石英涂层密封固定在所述立体网架上，以保持绝缘和稳定。
本实用新型的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明、附图、以及所附的权利要求进一步明确。
附图说明
图1是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的截面结构示意图；
图2是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；
图3是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；
图4是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；
图5是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的使用状态示意图，其示出了立体网架固定地设置在测量管段内；
图6是根据本实用新型的优选实施例的立体网架的另一使用状态示意图，其示出了立体网架固定地设置在测量管段内。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参看附图之图1至图6，根据本实用新型的优选实施例的流量计量装置将在接下来的描述中被阐明，其适于液体和气体的流量计量。所述流量计量装置包括立体网架、多个热线探头、加热装置、以及处理器，其中所述立体网架适于固定地设置在测量管道内。所述立体网架为网格结构，具有多个网格节点，所述热线探头固定地设置在所述网格节点处。
所述加热装置电连接于各个所述热线探头，所述加热装置对所述热线探头进行加热并使得所述热线探头在流体中保持恒温。当流体以一定的流速经过所述热线探头时会带走部分热量，为了使所述热线探头恒温，所述加热装置输出至所述热线探头的电压会相应发生变化。所述处理器电连接于所述加热装置，所述处理器根据所述加热装置输出电压与流速的对应关系分析计算经过所述立体网架的流体流速。
优选地，每个所述网格节点处都设置有所述热线探头，以涵盖测量管段内的全部测量范围。
具体地来说，所述立体网架由具有一定强度的金属丝按照一定的规律链接形成，具有多个网格节点。如附图1至附图4所示，所述网格节点的布置方式可以为流体力学中使用的结构化网格或非结构化网格。本领域技术人员容易理解的是，结构化网格由六面体单元组成，网格节点间的邻接是有序且规律的，迭代计算效率较高；非结构化网格由四面体、三棱柱、或金字塔等单元体组成，网格节点之间的邻接关系是无序、不规则的，每个网格节点可以有不同的邻接网格数，对管段形状的适应性较强。网格节点的布置方式及密度可以通过网格划分软件实现并通过CFD仿真验证。
示例性地，附图1至附图4示出了不同网格节点布置方式的立体网架的截面示意图。需要说明的是，在本实用新型中所述的截面为测量管段的横截面，也就是说，本实用新型中所述的截面为垂直于测量管段流通方向的截面。附图1示出了全四面体网格(单个面为三角形)，附图2示出了全六面体网格(单个面为四边形)，附图3示出了全六面体“o”型网格，附图4示出了四面体六面体混合网格。
优选地，构成所述立体网架的金属丝的直径为10微米～100微米，以减小立体网架自身对流体的影响。本领域技术人员容易理解的是，在本发明的所述立体网架的其他可能的优选实施方式中，所述立体网架也可以由其他具有一定强度的材料构成，例如，也可以但不限于为碳纤维材料等。
所述热线探头通过导线连接于所述加热装置，网格节点间的金属丝用于固定所述导线。优选地，所述热线探头和所述导线通过石英涂层密封固定在所述立体网架上，以保持绝缘和稳定。
优选地，所述热线探头为铂丝或钨丝，具有较高的灵敏度，流量较小的情况下也可以实现准确测量。但是本领域技术人员容易理解的是，所述热线探头的种类在本实用新型的所述流量计量装置中不受限制，在本实用新型的其他可能的实施方式中，所述热线探头也可以被实施为由其他具有良好导热性的金属所制成，例如可以但不限于为铜、铝、纳等。
优选地，所述热线探头的长度为0.4毫米～0.6毫米，直径为9微米～11微米。
如附图5和附图6所示，其示出了所述立体网架固定地设置在测量管段内的使用状态，测量管段内适于流通气体或液体。所述立体网架的每个网格节点处都设置有热线探头，从而形成覆盖一段流量空间的微检测探头束，通过融合各个网格节点的流量参数(速度和空间位置)和数值算法，得出测量管段的面流量参数，进而得出体积流量，实现液体和气体的精确计量。
与超声波水表相比，本实用新型的所述流量计量装置通过网格化布点，总测点能够涵盖测量管段全部测量范围，避免了通过有限声道线速度积分获得面速度而产生的误差，提高了计量精度。另外，网格化布点可以实现实时检测测量管段的径向和轴向空间速度分布，并且涵盖一定的测量长度，因此可以实时捕捉流场中存在的横向速度和涡旋流，即使测量管段前端存在阻流件，依然可以实现流量的精确测量。
另外，将数量较多的热线探头分别设置在每个网格节点处可以保证在个别热线探头发生故障的情况下本实用新型的所述流量计量装置依旧可以进行正常工作并保持一定的计量精确度，提高了流量计量的稳定性。本实用新型的所述流量计量装置结构简单，环境适应性较强，以一种经济有效的方式实现了流量的精确计量。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (7)
1.一种流量计量装置，其特征在于，包括：
适于固定地设置在测量管道内的立体网架，所述立体网架为网格结构，具有多个网格节点；
多个热线探头，所述热线探头固定地设置在所述网格节点处；
电连接于所述热线探头的加热装置，所述加热装置对所述热线探头进行加热并使得所述热线探头保持恒温；以及
电连接于所述加热装置的处理器，所述处理器根据所述加热装置输出电压与流速大小的对应关系分析计算经过所述立体网架的流体流速。
2.如权利要求1所述的流量计量装置，其特征在于，所述立体网架由四面体单元、五面体单元、六面体单元、七面体单元中的一种或组合构成。
3.如权利要求2所述的流量计量装置，其特征在于，所述立体网架由金属丝链接形成。
4.如权利要求3所述的流量计量装置，其特征在于，构成所述立体网架的金属丝的直径为10微米～100微米。
5.如权利要求1所述的流量计量装置，其特征在于，所述热线探头为铂丝或钨丝。
6.如权利要求5所述的流量计量装置，其特征在于，所述热线探头的长度为0.4毫米～0.6毫米，直径为9微米～11微米。
7.如权利要求1所述的流量计量装置，其特征在于，所述热线探头通过导线连接于所述加热装置，所述热线探头和所述导线通过石英涂层密封固定在所述立体网架上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821941676.0U CN209069358U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 一种流量计量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821941676.0U CN209069358U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 一种流量计量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209069358U true CN209069358U (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=67100254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821941676.0U Active CN209069358U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 一种流量计量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209069358U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109405906A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 宁波水表股份有限公司 | 一种流量计量装置以及流量计量方法 |
| CN111881599A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-03 | 江苏大学 | 一种基于有限元法的流量测量装置与方法 |
| EP4130687A1 (de) * | 2021-08-05 | 2023-02-08 | SICK Engineering GmbH | Durchflussmesssystem |
-
2018
- 2018-11-23 CN CN201821941676.0U patent/CN209069358U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109405906A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 宁波水表股份有限公司 | 一种流量计量装置以及流量计量方法 |
| CN111881599A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-03 | 江苏大学 | 一种基于有限元法的流量测量装置与方法 |
| EP4130687A1 (de) * | 2021-08-05 | 2023-02-08 | SICK Engineering GmbH | Durchflussmesssystem |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN209069358U (zh) | 一种流量计量装置 | |
| Lueptow et al. | Computer-aided calibration of X-probes using a look-up table | |
| Lekakis | Calibration and signal interpretation for single and multiple hot-wire/hot-film probes | |
| Dryden | Turbulence and diffusion | |
| Bertani et al. | State-of-Art and selection of techniques in multiphase flow measurement | |
| CN109405906A (zh) | 一种流量计量装置以及流量计量方法 | |
| Loukopoulos et al. | Localized meshless point collocation method for time-dependent magnetohydrodynamics flow through pipes under a variety of wall conductivity conditions | |
| CN109489745B (zh) | 一种基于数据迭代的流量计量方法 | |
| Huq et al. | Evaluation of probe-induced flow distortion of Campbell CSAT3 sonic anemometers by numerical simulation | |
| CN106290974A (zh) | 一种采用双热电偶测量流体速度的方法 | |
| Ostanek | Flowfield Interactions in Low Aspect Ratio Pin-Fin Arrays | |
| Heifetz et al. | Preliminary Review Analysis of Distributed Sensors for Versatile Test Reactor (VTR) Environment | |
| Kundu et al. | Pressure and heat transfer in cross flow over cylinders between two parallel plates | |
| CN202057360U (zh) | 复合式气体流量计 | |
| Wroblewski et al. | A frequency response compensation technique for cold wires and its application to a heat flux probe | |
| Lee et al. | Heat transfer measurements and computations of swept-shock-wave/boundary-layer interactions | |
| Acrivlellis | Measurements by means of triple-sensor probes (turbulent flows) | |
| Patil et al. | Gasoline Fraud Buster | |
| CN113820026A (zh) | 一种热电偶组合式速度电势探针及测量方法 | |
| Hu et al. | Adaptive measurement for automated field reconstruction and calibration of magnetic systems | |
| CN102914336B (zh) | 基于msp430的多传感器热式气体流量测量电路 | |
| Van Fossen et al. | Measurements of the influence of integral length scale on stagnation region heat transfer | |
| Li et al. | Algebraic Anisotropic Turbulence Modeling of Compound Angled Film Cooling Validated by PIV and PSP Measurements | |
| Rodi | Engineering Turbulence Modelling and Experiments 6: ERCOFTAC International Symposium on Engineering Turbulence and Measurements-ETMM6 | |
| Ardekani et al. | Investigation on the determination of flow direction using two parallel cylindrical hot film sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Hongxing Road Jiangbei District 315000 Zhejiang city of Ningbo province No. 355 Patentee after: Ningbo water meter (Group) Co.,Ltd. Address before: Hongxing Road Jiangbei District 315000 Zhejiang city of Ningbo province No. 355 Patentee before: NINGBO WATER METER Co.,Ltd. |