CN105091958A - 一种层流流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种层流流量计，包括端盖、主体、调整柱体、上游引压管、垫片、纱网、差压传感器、层流元件和下游引压管，所述层流元件由中空柱体和实心圆棒组成，所述层流元件的两侧依次设置有纱网、垫片和调整柱体。本发明与现有层流流量计相比，生产成本更低，测量精度更高，适应更广的流量范围。

Description

一种层流流量计
技术领域
本发明涉及流量测量领域。
背景技术
层流流量计是由层流元件和差压传感器构成的一种差压式流量计。通过测量层流元件两端的差压来测量流体流量，其特点在于流量与差压成正比。
目前层流流量计采用的层流元件一般采用毛细管制作，让流体流过毛细管形成层流，再将若干根毛细管集束形成层流元件；或者采用波纹板和平板卷制而成，让流体流过波纹板和平板之间的间隙形成层流，如申请号CN201310341942.1的发明专利公开了一种气体流量计采用的层流发生体用不锈钢双层薄板卷制而成，一层为厚度小于0.1mm波纹板，另一层为厚度小于波纹板的光滑平板；或者用不锈钢毛细管集束而成，毛细管的管径为1~3mm，壁厚为0.05~0.15mm。
现有技术生产出来的层流元件生产成本高，并且现有层流元件流道内表面很难加工，粗糙度较高，导致形成的层流不稳定，适用的流量范围也较窄。这导致层流流量计的价格居高不下，测量精度低、流量范围难以进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种层流流量计，解决现有层流流量计价格过高，测量精度、流量范围难以进一步提高的问题。
本发明的内容为：一种层流流量计，包括端盖、主体、调整柱体、上游引压管、垫片、纱网、差压传感器、层流元件、下游引压管，所述层流元件由中空柱体和实心圆棒组成，所述层流元件的两端依次设置有纱网、垫片和调整柱体。
所述主体两端均固定有端盖，主体上开有两引压孔，分别与上游引压管和下游引压管固定连接，上游引压管和下游引压管分别与差压传感器的两端固定连接，层流元件固定在主体内部两引压孔之间。
所述纱网的面积大于中空柱体上的通孔面积。
所述实心圆棒的直径小于等于3mm，所述实心圆棒长度与直径的比值大于等于10:1。
所述实心圆棒的排列方式为顺排。
所述实心圆棒的排列方式为叉排。
所述实心圆棒与中空柱体之间、实心圆棒与实心圆棒之间通过过盈配合固定。
所述端盖、调整柱体、垫片、纱网和层流元件之间通过过盈配合固定。
应用本发明进行流量测量时，流体流过层流流量计，在层流元件中的层流流道内形成层流，并在层流元件的两端形成差压；差压与流体流量成正比；差压传感器通过测量差压的大小来测量流量的大小。
本发明创造性地解决了现有层流流量计遇到的问题，大大降低了层流流量计的生产成本。本发明采用实心圆棒代替毛细管形成层流流道，实心圆棒的成本要远远低于毛细管；实心圆棒的加工难度要远低于毛细管，加工精度更高；实心圆棒外表面的光滑度可以比毛细管的内表面的光滑度更高，形成的层流更稳定，适用的流量范围更广。本发明设计的层流流量计层流流量计与现有层流流量计相比，生产成本更低，测量精度更高，适应更广的流量范围。
附图说明
图1为本发明的一种层流流量计。
图2为本发明的一种层流元件。
图3为本发明的一另种层流元件。
图4为本发明的另一种中空柱体结构示意图。
图中：1、端盖，2、主体，3、调整柱体，4、上游引压管，5、垫片，6、纱网，7、差压传感器，8、层流元件，9、下游引压管，10、中空柱体，11、实心圆棒，12、层流流道。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征和所达成的功效有进一步的了解和认识，用以较佳的实施例和附图配合详细说明，说明如下：
实施例一
主体2采用中空柱体结构，壁厚为25mm，长为100mm，内设正方形通孔的尺寸为15*15mm。在主体2轴线方向上设有两个引压孔，与主体2上的通孔相连通，分别位于层流元件8的两侧，孔的直径为3mm。主体2可以选用不锈钢、铝合金或塑料等材料。
将上游引压管4和下游引压管9分别固定在两个引压孔上，固定方式可以为螺纹连接或者焊接。上游引压管4和下游引压管9可以选用不锈钢等材料制作。上游引压管4和下游引压管9分别与差压传感器7的高压端和低压端相连,通过螺纹连接或者焊接固定。
层流元件8固定在主体2通孔内，位于两引压孔之间。层流元件8由中空柱体10和实心圆棒11组成。所述中空柱体10的壁厚为5mm，长度为30mm，正方形通孔尺寸为10*10mm。中空柱体10的材料可选用选用不锈钢、铝合金或陶瓷等材料。
将100根表面光滑的，直径为1mm，长度为30mm的实心圆棒11沿中空柱体10内的通孔轴向紧密排列。实心圆棒11在中空柱体10内的排列方式为顺排排列。实心圆棒11可以选用不锈钢等材料。中空柱体10和实心圆棒11，实心圆棒11相互之间通过过盈配合固定。中空柱体10和实心圆棒11，实心圆棒11相互之间的间隙构成了层流流道12。
纱网6的大小要能完全覆盖中空柱体10上的通孔，并且略大于中空柱体10上的通孔。纱网6设置于层流元件8的两端。纱网6用于限定层流元件8内实心圆棒的轴向位移。纱网6的材料可以选择不锈钢或者塑料等耐腐蚀性材料。
垫片5的尺寸为15*15mm，厚度为1mm。垫片5的正中央开有一个10*10mm的正方形通孔。垫片5的材料可以选择不锈钢或塑料等耐腐蚀性材料。
调整柱体3可以采用中空柱体结构，其壁厚为5mm，长为35mm，内设正方形通孔的尺寸为10*10mm。调整柱体3还可以可以采用若干根直径为2mm，长度为35mm的圆棒，或者选用两片径向截面为1*10mm，长为35mm的长方形柱体。调整柱体3只需要满足端盖1、调整柱体3、垫片5、纱网6、层流元件8之间在轴线方向上的长度能够产生过盈配合的条件即可，确保层流元件8在主体2内位置的固定，并保证实心圆棒11在中空柱体10内不会产生轴线方向上的位移。调整柱体3可选用不锈钢、铝合金或陶瓷等材料。
端盖1的径向截面尺寸为40*40mm，长为10mm，端盖1径向截面的正中央开有一个直径为15mm的通孔，并装有DN15的外螺纹管道连接头。端盖1可以选用不锈钢、铝合金或塑料等材料。
将端盖1、调整柱体3、垫片5、纱网6、层流元件8往主体2上安装，并确保端盖1、主体2、调整柱体3、垫片5、层流元件8各自的轴线在同一条直线上，具体安装方式为：将层流元件8放置在主体2上通孔的正中央，使上游引压管4和下游引压管9正好位于层流元件8的两侧。在层流元件8的两侧分别按顺序依次放置一片纱网6，一片垫片5和一个调整柱体3。两个调整柱体3在主体2上引压孔对应位置需要打孔，使上游引压管4和下游引压管9与调整柱体3上的通孔相连，且两个调整柱体3的长度视具体情况确定，可以不一致。将两个端盖1分别安装在主体2的两端，固定连接方式可以为焊接或者螺纹连接。端盖1、调整柱体3、垫片5、纱网6、层流元件8之间通过过盈配合固定，确保层流元件8在主体2内位置的固定，并保证实心圆棒11在中空柱体10内不会产生轴线方向上的位移。
本发明设计的层流流量计在实际使用时，流体依次流过端盖1、调整柱体3、流经层流元件8，在层流流道12内形成层流，并在层流元件8的两端形成差压；差压传感器7通过上游引压管4和下游引压管9感受到层流元件8两端的差压。根据层流状态下差压与流体流量成正比的原理，差压传感器7可以通过测量差压的大小来测量流量的大小。
本发明设计的层流流量计创造性地采用实心圆棒11制作层流元件8，实心圆棒11的成本要远远低于毛细管；实心圆棒11的加工难度要远低于毛细管，加工精度更高；实心圆棒11外表面的光滑度可以比毛细管的内表面的光滑度更高，与现有层流流量计相比，生产成本更低，测量精度更高，流量范围更广，现有技术中可以适应的流量范围为20～50倍，采用本实施例可以适应的流量范围达到20～200倍。
实施例二
在本发明设计的层流流量计中，层流元件8中实心圆棒11的排放方式也可采用叉排紧密排列，具体方案参照实施例一中的做法。本实施例采用的技术方案设计的层流流量计同实施例一相比，形成的层流更加稳定，测量精度更高，可以适应更宽的流量范围。
实施例三
在本发明设计的层流流量计中，层流元件8可以采用直径3mm的实心圆棒11制作，具体方案可以参考实施例一采用直径1mm的实心圆棒11制作层流元件的做法。采用本实施例设计的层流流量计与实施例一相比，形成的层流稳定性较差，适应的流量范围稍有下降，但是制作成本降低。
实施例四
如图4所示，中空柱体10及其内设的通孔还可以制作成其他形状，只要能够限制实心圆棒11的摆放即可，具体方案参照实施例一或实施例二。
以上例举仅仅是本发明具体实施方式的举例说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下所做出的无需创造性劳动的改进都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种层流流量计，包括端盖（1）、主体（2）、调整柱体（3）、上游引压管（4）、垫片（5）、纱网（6）、差压传感器（7）、层流元件（8）、下游引压管（9），其特征在于：所述层流元件（8）由中空柱体（10）和实心圆棒（11）组成，所述层流元件（8）的两端依次设置有纱网（6）、垫片（5）和调整柱体（3）。
2.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：主体（2）两端均固定有端盖（1），主体（2）上开有两引压孔，分别与上游引压管（4）和下游引压管（9）固定连接，上游引压管（4）和下游引压管（9）分别与差压传感器（7）的两端固定连接，层流元件（8）固定在主体（2）内部两引压孔之间。
3.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述纱网（6）的面积大于中空柱体（10）上的通孔面积。
4.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述实心圆棒（11）的直径小于等于3mm，所述实心圆棒（11）长度与直径的比值大于等于10:1。
5.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述实心圆棒（11）的排列方式为顺排。
6.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述实心圆棒（11）的排列方式为叉排。
7.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述实心圆棒（11）与中空柱体（10）之间、实心圆棒（11）与实心圆棒（11）之间通过过盈配合固定。
8.如权利要求1所述的层流流量计，其特征在于：所述端盖（1）、调整柱体（3）、垫片（5）、纱网（6）和层流元件（8）之间通过过盈配合固定。
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