CN212008643U - 一种用于测量管道内液体流速的装置与流速测量管道 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及流体测量领域，尤其涉及一种用于测量管道内液体流速的装置与流速测量管道，结构简单，受环境影响较小。一种用于测量管道内液体流速的装置，包括流速响应装置与受力检测装置，所述流速响应装置通过柔性连接件连接到管道内，所述受力检测装置固定设置在管道上，所述流速响应装置被设置为响应管道内液体流动而移动，流速响应装置移动时与受力力检测装置连接。管道内流体在流动时可以直接驱动流速响应装置移动，进而作用于受力检测装置，受力检测装置通过检测受到的力的大小来计算出液体流速。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体测量领域，尤其涉及一种用于测量管道内液体流速的装置与流速测量管道。
背景技术
在现有技术中，流体的流速的测量多采用叶轮式测量装置。这类测量装置须将叶轮设置于管道中，在一定程度上影响管道内流体的流通，并且叶轮式流速测量装置结构复杂，长期使用后，叶轮易磨损，测量精度差。目前自来水管道工程中仍在大量使用叶轮式流速流量测量装置。电磁流速测量计是一种基于电磁感应原理来测量液体流速的仪器，对于高速流动的液体测量较为精确，但是对于流速较低的流体，测量数据的值很小，易受环境干扰，导致流速测量的数据不精确。超声波测量方法的基本原理是通过测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点，测量它的顺流传播时间和逆流传播时间的差值，从而计算流体流动的速度和流量。超声波流速测量方法在大口径流量测量方面有较突出的优点，但易受超声波换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的影响，从而导致数据不准确。目前超声波流速流量计应用在高温介质的测量上还存在许多限制。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种用于测量管道内液体流速的装置与流速测量管道，结构简单，受环境影响较小。
本实用新型提供方案如下：
一种用于测量管道内液体流速的装置，包括流速响应装置与受力检测装置，所述流速响应装置通过柔性连接件连接到管道内，所述受力检测装置固定设置在管道上，所述流速响应装置被设置为响应管道内液体流动而移动，流速响应装置移动时与受力力检测装置接触。管道内流体在流动时可以直接驱动流速响应装置移动，进而作用于受力检测装置，受力检测装置通过检测受到的力的大小来计算出液体流速。
优选的，所述流速响应装置移动时柔性连接件与压力检测装置接触。使用柔性连接件与受力检测连接，可以使受力检测元件的设置位置原理管道中央，减少对液体流动的影响。
优选的，所述受力检测装置为压力传感器，所述压力传感器设有刚性的顶杆，所述柔性连接件与顶杆连接；
或者，所述受力检测装置为拉力传感器，所述拉力传感器设有拉杆，所述柔性连接件与拉杆连接。
压力传感器可以通过流速响应装置的挤压来测量其受到的力，拉力传感器可以通过流速响应装置的拉动来测量其受到的力。
优选的，所述柔性连接件为弹性杆或弹性板。柔性连接件具有弹性，在流速响应装置运动时能起到一定的运动轨迹限位作用，发生横向变形时能更好地作用于受力检测装置上。
优选的，所述流速响应装置比重大于管道内液体比重，所述流速响应装置与管道顶部连接。流速响应装置下垂于管道内，可以依靠重力自由下垂，位置较为稳定。
优选的，所述流速响应装置比重小于管道内液体比重，所述流速响应装置与管道底部连接。流速响应装置受浮力漂浮于管道内，由于比重较轻，因此对液体流速的响应更加灵敏。
优选的，所述流速响应装置为空心浮子。空心浮子结构简单，可以使用空心球等结构。
优选的，还包括固定盒，所述固定盒设置在管道外侧，一端开口并与管道连通，另一端与柔性连接件连接。通过设置固定盒，可以将柔性连接件的一端以及手里检测装置设置在管道的外侧，减少本装置对液体流动的影响。
一种流速测量管道，包括上述的一种用于测量管道内液体流速的装置，还包括管壳，所述管壳侧面开孔，外侧设有固定盒，所述固定盒一端开口并与管壳开孔连通，另一端连接柔性连接件。
本实用新型设置在管道内随流体一同运动的流速响应装置，通过其位置变化来对受力检测装置施加力，而受力检测装置通过检测力的大小可以计算出液体流速，上述方案结构简单，且受环境影响较小，适用于管道流体的流速检测。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一结构示意图；
图2是本实用新型测量状态示意图；
图3是本实用新型实施例二。
图中：1-管壳，2-流速响应装置，3-受力检测装置，4-柔性连接件，5-固定盒，6-控制器，7-液体，11-开孔，31-顶杆，32-拉杆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例中提供一种用于测量管道内液体流速的装置，包括流速响应装置2与受力检测装置3，流速响应装置2通过柔性连接件4连接到管道内，受力检测装置3固定设置在管道的管壳1上，流速响应装置2被设置为响应管道内液体7流动而移动，流速响应装置2移动时柔性连接件4与受力检测装置3接触。受力检测装置2连接控制器6。图中箭头为液体7流动方向。
受力检测装置3为压力传感器，压力传感器设有刚性的顶杆31，柔性连接件4与顶杆31连接。柔性连接件4为弹性杆或弹性板。流速响应装置2比重小于管道内液体7比重，为空心浮子，流速响应装置2与管道底部连接。
还包括固定盒5，固定盒5设置在管道外侧，一端开口并与管道连通，另一端与柔性连接件4连接。
一种流速测量管道，包括上述的一种用于测量管道内液体流速的装置，还包括管壳1，管壳1侧面设有开孔11，外侧设有固定盒5，固定盒5一端开口并与管壳1的开孔11连通，另一端连接柔性连接件4。
本实用新型工作原理如下：
当管道内的液体7流动时，液体7推动浮子移动，浮子连接的柔性连接件4推动顶杆31，进而向压力传感器施加压力，控制器6通过计算压力传感器受到的压力计算出液体7流速。
控制器通过定时采样和模数转换从压力传感器获取管道内流体的压力值，控制器将压力值转换为流体流速，实现量纲转换。控制器实现压力值到流体流速的量纲转换是通过标定值和插值算法计算出来的，标定值是一组压力值和与之对应的一组流速值，它是经过多次实验并对实验结果进行统计分析后得到的，标定值与柔性连接件的长度及弹性系数、浮子的体积、液体的流速等因素密切相关。
插值算法的计算方法如下：假设输入的压力值为F，查找标定值后得知两个距离F最小的压力值为F1和F2，且F1<F<F2，F1和F2的流速值分别标定为V1和V2，则压力值F对应的流速值为V＝(1.0-a)*V1+a*V2，其中a＝(F-F1)/(F2-F1)。
流量的计算方法如下：假设起始时间T1，终止时间T2，计算T1到T2时间内的流量，假设管道的截面积为S，从T1到T2每隔一秒计算一次流速值，则T1到T2时间内的流量Q＝S*(V1+V2+...+Vn)，其中V1，V2，...，Vn是从T1到T2每隔一秒计算出的流速值序列。
实施例二
如图3所示，在本实施例中，受力检测装置3为拉力传感器，拉力传感器设有拉杆32，柔性连接件4与拉杆32连接。流速响应装置2比重大于管道内液体7比重，受重力自然下垂，流速响应装置2与管道顶部连接。本实施例其他部分与实施例一基本相同。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：包括流速响应装置与受力检测装置，所述流速响应装置通过柔性连接件连接到管道内，所述受力检测装置固定设置在管道上，所述流速响应装置被设置为响应管道内液体流动而移动，流速响应装置移动时与受力力检测装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述流速响应装置移动时柔性连接件与受力检测装置接触。
3.根据权利要求2所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述受力检测装置为压力传感器，所述压力传感器设有刚性的顶杆，所述柔性连接件与顶杆连接；
或者，所述受力检测装置为拉力传感器，所述拉力传感器设有拉杆，所述柔性连接件与拉杆连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述柔性连接件为弹性杆或弹性板。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述流速响应装置比重大于管道内液体比重，所述流速响应装置与管道顶部连接。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述流速响应装置比重小于管道内液体比重，所述流速响应装置与管道底部连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：所述流速响应装置为空心浮子。
8.根据权利要求1-4任一所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，其特征在于：还包括固定盒，所述固定盒设置在管道外侧，一端开口并与管道连通，另一端与柔性连接件连接。
9.一种流速测量管道，其特征在于：包括如权利要求1-8任一所述的一种用于测量管道内液体流速的装置，还包括管壳，所述管壳侧面开孔，外侧设有固定盒，所述固定盒一端开口并与管壳开孔连通，另一端连接柔性连接件。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113567703A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-29 | 南京市仪器仪表工业供销有限公司 | 流速监测系统及监测方法 |
| CN113624281A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-09 | 无锡蚁点点智能科技有限公司 | 管网口入河监测装置及方法 |
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