CN105865530B - 一种管内流体的活塞式连续测温测压装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种管内流体的活塞式连续测温测压装置，其包括：油泵、第一液压缸、第二液压缸、数据测量单元以及数据采集单元。该装置结构简单，利用油泵驱动第一液压缸和第二液压缸进行轴向伸缩运动，第一液压缸和第二液压缸带动数据测量单元，实现轴向测温测压；液压缸具有耐高温耐腐蚀性优势，使用寿命长，***运行维护费用低；数据测量单元始终完全处于密封环境内，整个***与外界完全隔离，无泄露。

Description

一种管内流体的活塞式连续测温测压装置

技术领域

本发明涉及流体流动状态测量技术，尤其涉及一种管内流体的活塞式连续测温测压装置。

背景技术

在喷射器、液压容器、甚至普通管道等流体的研究中，流体流动状态的监测对产品设计制造，优化结构，并控制相关参数都极其重要。

传统的监测方法大致有以下四种：

第一种是在测量容器的进出口获得温度、压力等相关数据，这种方法普适且简便，但所测数据有很大的局限性，不能查看容器的流体参数；

第二种是在容器或管上开设小孔，以方便布置测量仪器，也能够较为准确的获得所需的数据，但此方法所布置的测量点极为有限，而且这样的测量点越多，对流体的流动影响越大，对存在相变、湍流、激波等流动状态的流体，固定的几个测量点难以反映出流体的真实流动情况，对结果产生不利；

第三种是也有的在测取容器内流体的压力时，采用在内部轴向布置毛细管，开设取压孔，移动取压管来分时测量轴向稳态压力的方法，这种方法会因为高压泄露的问题而导致误差增大、动态响应时间长以及测压装置庞大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种管内流体的活塞式连续测温测压装置，该装置结构简单，操作方便，最大可能地保证轴向位置的测温测压。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种管内流体的活塞式连续测温测压装置，其包括：油泵、第一液压缸、第二液压缸、数据测量单元以及数据采集单元，其中，所述第一液压缸和所述第二液压缸分别与所述油泵连通，并且分别安装在测试管的两端，油泵可控制第一液压缸和第二液压缸的伸缩顺序相反；所述数据测量单元包括毛细取压管、出口三通、压力采集器和温度采集器，毛细取压管设置在测试管内，并且第一液压缸和第二液压缸连接，其上设置有取压口，流体可从取压口流入；出口三通其中一端***测试管内，与毛细取压管连通；压力采集器与出口三通另一端连通，用于测量流体压力；温度采集器设置在毛细取压管内，用于测量流体温度；所述数据采集单元与压力采集器和温度采集器电性连接，用于接收压力信号和温度信号。

此外，本发明还提供如下附属技术方案：

所述第一液压缸包括第一密封腔、第一活塞、第一活塞杆，第一密封腔的后端通过油管与油泵连通，第一活塞杆从测试管其中一端***；所述第二液压缸包括第二密封腔、第二活塞、第二活塞杆，第二密封腔的后端通过油管与油泵连通，前端通过油管与第一密封腔的前端连通，第二活塞杆从测试管另一端***。

所述第一液压缸和所述第二液压缸分别与测试管的两个端部螺纹连接。

所述毛细取压管的其中一端密封，并与所述第二活塞杆固定连接；另一端开口，并与所述出口三通连通；中部缠绕在所述第一活塞杆上(起到缓冲的功能)。

所述第一活塞杆的前端部设置有曲折状卡槽，所述毛细取压管的其中一部分卡入卡槽内。

所述温度采集器为热电偶，该热电偶包括探头和引线，探头安装在所述毛细取压管内，并靠近所述取压口，引线穿过所述毛细取压管和所述出口三通延伸到测试管外，与所述数据采集单元电性连接。

所述压力采集器为压力表。

所述管内流体的活塞式连续测温测压装置还包括微控制单元，该微控制单元与所述油泵电性连接，用于控制油泵的泵油方向和泵油速度。

所述微控制单元由方向驱动控制模块和变频驱动控制模块组成，方向驱动控制模块用于控制油泵往第一液压缸或第二液压缸泵油，变频驱动控制模块用于向油泵发送频率命令，改变油泵的泵油速度。

相比于现有技术，本发明的优势在于：揭示了一种管内流体的活塞式连续测温测压装置，其包括：油泵、第一液压缸、第二液压缸、数据测量单元以及数据采集单元，该装置结构简单，利用油泵驱动第一液压缸和第二液压缸进行轴向伸缩运动，第一液压缸和第二液压缸带动数据测量单元，实现轴向测温测压；液压缸具有耐高温耐腐蚀性优势，使用寿命长，***运行维护费用低；数据测量单元始终完全处于密封环境内，整个***与外界完全隔离，无泄露。

附图说明

图1是本发明的管内流体的活塞式连续测温测压装置的结构示意图。

图2是图1中油泵、第一液压缸、第二液压缸以及测试管的结构示意图。

图3是毛细取压管、出口三通、以及压力采集器的部分剖面示意图。

图4是图2中a点的放大图。

图5是图2中b点的放大图。

图6是图2中c点的放大图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

参照图1，管内流体的活塞式连续测温测压装置主要包括电源1，数据测量单元2、数据采集单元3、微控制单元4、油泵5、第一液压缸6和第二液压缸7。其中，电源1分别与数据采集单元3、微控制单元4、油泵5电性连接，为其提供电能；数据测量单元2用于测量测试管100内的流体的温度和压力；数据采集单元3用于采集数据测量单元2所测得的温度信号和压力信号；微控制单元4与油泵5电性连接，用于控制油泵5的泵油方向和泵油速度；油泵5与第一液压缸6和第二液压缸7连接，驱动两者伸缩运动，并且两者的伸缩方向相反；第一液压缸6和第二液压缸7与数据测量单元2连接，带动数据测量单元2实现轴向连续测温测压。

进一步结合图2：

第一液压缸6包括第一密封腔61、第一活塞62、第一活塞杆63。第一密封腔61的前端和后端均设置进出油通道，并且其后端通过进出油通道和油管与油泵5连通，油泵5的液压油可泵入第一密封腔61的后端，推动第一活塞62和第一活塞杆63向前运动。第一活塞62和第一活塞杆63固定连接，并且第一活塞杆63***测试管100内。安装时，第一液压缸6通过螺纹连接方式安装在测试管100的其中一端，由图1和图2可看出，本实施例中，第一液压缸6位于测试管100的左端。

第二液压缸7包括第二密封腔71、第二活塞72、第二活塞杆73。第二密封腔71的前端和后端均设置进出油通道，并且其后端通过进出油通道和油管与油泵5连通，油泵5的液压油可泵入第二密封腔71的后端，推动第二活塞72和第二活塞杆73向前运动；第二密封腔71的前端通过进出油通道和油管与第一密封腔61的前端连通，液压油可在第一密封腔61和第二密封腔71之间循环流动。第二活塞72和第二活塞杆73固定连接，第二活塞杆73***测试管100内，并且与第一活塞杆63同轴。安装时，第二液压缸7通过螺纹连接方式安装在测试管100的另一端，由图1和图2可看出，本实施例中，第二液压缸7位于测试管100的右端。

当然地，油泵5通过油管分别与第一密封腔61的前端和第二密封腔71的前端连通，第一密封腔61的后端通过油管与第二密封腔71的后端连通，同样可实现第一液压缸6和第二液压缸7的伸缩动作相反。

数据测量单元2包括毛细取压管21、出口三通22、压力采集器23、温度采集器24。毛细取压管21呈中空状，其一端密封，另一端开口，中部位置设置取压口21a，测试管100内的流体可从取压口21a流入。参照图3，出口三通22呈T字型，其入口端***测试管100内，端口与测试管100连通，外壁与测试管100密封贴合，毛细取压管21从入口端***。参照图3，压力采集器23与出口三通22的其中一个出口端连通，并与数据采集单元3相互电性连接，测试管100内的流体通过毛细取压管21和出口三通22流进压力采集器23内，压力采集器23对流体压力进行测量，生成压力信号，并将压力信号送给数据采集单元3。参照图4，温度采集器24部分安装在毛细取压管21内，并与数据采集单元3相互电性连接，主要用于进行温度测量，生成温度信号，并将温度信号送给数据采集单元3。本实施例中温度采集器24为热电偶，热电偶具有探头24a和引线24b，探头24a靠近取压口21a，引线24b穿过毛细取压管21和出口三通22，最终与数据采集单元3电性连接。

参照图5，第一活塞杆63的前端部设置有曲折状的卡槽63a，毛细取压管21的其中一部分卡入该卡槽63a内，毛细取压管21的另一部分缠绕在第一活塞杆63上。参照图6，毛细取压管21密封一端固定卡合在第二活塞杆73的前端。因此一旦第一活塞杆63和第二活塞杆73轴向运动，毛细取压管21即发生轴向运动，压力采集器23和温度采集器24即可采集到测试管100轴向的流体压力和温度。

具体工作步骤为：

1、开始工作前，首先设定毛细取压21的取压口21a位于测试管100左端，此时，第一活塞62靠近第一密封缸61的后端，第二活塞72靠近第二密封缸71的前端。当电源1输出电能后，数据采集单元3、微控制单元4和油泵5通电运行，微控制单元4由变频驱动控制模块4a和方向驱动控制模块4b组成，在方向驱动控制模块4b中预设往第一液压缸6泵油为正向，往第二液压缸7泵油为反向。启动时，方向驱动控制模块4b向油泵5发送正向命令，油泵5接收正向命令后，即往第一液压缸6泵油，与此同时，变频驱动控制模块4a向油泵5发送频率命令，油泵5接收频率命令后改变泵油速度，达到合理要求。油泵5将液压油泵入第一液压缸6的后端，第一活塞62受液压油推力向前运动，由于第一活塞杆63上缠绕有毛细取压管21，因此第一活塞杆63突然前移时有缓冲效果。第一液压缸6前端的液压油被挤压而流入第二液压缸7的前端，第二活塞72受液压油推力向后运动，第二液压缸7后端的液压油被挤压流入油泵5。

2、当取压孔21a在一定位置时，压力采集器23和温度采集器24分别测得在此点的压力和温度，并将压力信号和温度信号输送给数据采集模块3，数据采集模块3获得一组所需的压力和温度数据。

3、油泵5会根据在第1步所给定的泵油命令，使液压油以给定速度循环，从而使得两根活塞杆和取压孔21a同步平移，到达每一定点时的压力与温度数据都被记录，直到第一活塞62靠近第一液压缸6的前端，且不再向前运动时停止，此时达到测量通道100的末位点。

4、方向驱动控制模块再向油泵5发送反向命令，使油泵5往第二液压缸7的后端泵入液压油，此时，第二活塞杆73和第一活塞杆63向左运动，取压孔21a同步平移，到达每一定点时的压力与温度数据又被记录一次，直到第一活塞62回到第一液压缸6的后端，即回到起始点。

5、完成后，断电、整理分析数据。若想获得更多组压力与温度数据，可通过变频驱动控制模块改变油泵5的泵油速度，或者通过方向驱动控制模块4b控制油泵5进行多次正反向泵油。

综上所述，本发明的管内流体的活塞式连续测温测压装置具有以下几点优势：

1、结构简单，利用油泵往液压缸内泵油，从而驱动活塞和活塞杆，实现轴向移动；

2、移动测量单元始终完全处于密封环境内，毛细取压管的一端完全密封，只在另一端引出管线，做到整个***与外界完全隔离，无泄露；

3、通过移动测量方法，不需在测量通道上布置多个测量点，即可测取流体在稳态时的流动情况，测量结构简化，并且对流体的流动影响小。

4、测量技术可靠，其结果比较接近内部流体的真实流动状态，精度高。

5、液压缸具有耐高温耐腐蚀性优势，使用寿命长，***运行维护费用低。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于其包括：油泵、第一液压缸、第二液压缸、数据测量单元以及数据采集单元，其中，

所述第一液压缸和所述第二液压缸分别与所述油泵连通，并且分别安装在测试管的两端，油泵可控制第一液压缸和第二液压缸的伸缩动作相反；

所述数据测量单元包括毛细取压管、出口三通、压力采集器和温度采集器，毛细取压管设置在测试管内，并且分别与 第一液压缸和第二液压缸连接，其上设置有取压口，流体可从取压口流入；出口三通其中一端***测试管内，与毛细取压管连通；压力采集器与出口三通另一端连通，用于测量流体压力；温度采集器设置在毛细取压管内，用于测量流体温度；

所述数据采集单元与压力采集器和温度采集器电性连接，用于接收压力信号和温度信号。

2.根据权利要求1所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述第一液压缸包括第一密封腔、第一活塞、第一活塞杆，第一密封腔的后端通过油管与所述油泵连通，第一活塞杆从测试管其中一端***；

所述第二液压缸包括第二密封腔、第二活塞、第二活塞杆，第二密封腔的后端通过油管与所述油泵连通，前端通过油管与第一密封腔的前端连通，第二活塞杆从测试管另一端***。

3.根据权利要求2所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述第一液压缸和所述第二液压缸分别与测试管的两个端部螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述毛细取压管的其中一端密封，并与所述第二活塞杆固定连接；另一端开口，并与所述出口三通连通；中部缠绕在所述第一活塞杆上。

5.根据权利要求4所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述第一活塞杆的前端部设置有曲折状卡槽，所述毛细取压管的其中一部分卡入卡槽内。

6.根据权利要求1所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述温度采集器为热电偶，该热电偶包括探头和引线，探头安装在所述毛细取压管内，并靠近所述取压口，引线穿过所述毛细取压管和所述出口三通延伸到测试管外，与所述数据采集单元电性连接。

7.根据权利要求1所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述压力采集器为压力表。

8.根据权利要求1所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于其还包括微控制单元，该微控制单元与所述油泵电性连接，用于控制油泵的泵油方向和泵油速度。

9.根据权利要求8所述的管内流体的活塞式连续测温测压装置，其特征在于：所述微控制单元由方向驱动控制模块和变频驱动控制模块组成，方向驱动控制模块用于控制油泵往第一液压缸或第二液压缸泵油，变频驱动控制模块用于向油泵发送频率命令，改变油泵的泵油速度。