CN217003099U - 流量调节装置及气体流量检定*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于流量检定技术领域，具体涉及一种流量调节装置及气体流量检定***，该流量调节装置包括调节阀、第一音速喷嘴、滞止容器和第二音速喷嘴，至少部分调节阀设置在第一音速喷嘴内，调节阀用于改变第一音速喷嘴的流通面积，滞止容器连接在第一音速喷嘴的下游，第二音速喷嘴连接在滞止容器的下游。根据本实用新型实施例的流量调节装置，通过调节阀可以改变第一音速喷嘴的流通面积，进而实现对气体流量的连续调节。在第一音速喷嘴后设置有滞止容器，气体进入滞止容器后逐渐进入稳定状态，而后进入第二音速喷嘴，通过第二音速喷嘴使气体达到临界流状态后，气体的质量流量稳定不变，利用达到临界流状态的气体计算质量流量，计算结果更准确。

Description

流量调节装置及气体流量检定***

技术领域

本实用新型属于流量检定技术领域，具体涉及一种流量调节装置及气体流量检定***。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

在冶金、化工和气动等行业中很多场合需要对气体流量进行控制调节。气体流量的调节对于自动控制显得非常重要。因此调节阀在工业上有着广泛的应用。对于气体流量调节阀，国内外研究很多，技术也比较成熟。

在使用调节阀对流量进行调节后计算质量流量时，由于调节阀制造时的加工精度存在偏差，导致最终的质量流量的计算同样存在误差，无法进行检定工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决现有技术中由于调节阀加工精度存在偏差导致质量流量计算时存在误差的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种流量调节装置，包括：

调节阀；

第一音速喷嘴，至少部分所述调节阀设置在所述第一音速喷嘴内，所述调节阀用于改变所述第一音速喷嘴的流通面积；

滞止容器，所述滞止容器连接在所述第一音速喷嘴的下游；

第二音速喷嘴，所述第二音速喷嘴连接在所述滞止容器的下游。

根据本实用新型实施例的流量调节装置，燃气在从第一进气口进入到流量调节装置时，经过相邻的两个流道的连接处，由于导流结构的存在，能够减少燃气与流量调节装置之间的直接碰撞，避免因碰撞导致燃气流速的降低，通过燃气进行引导，使得燃气快速进入到计量模块中，减少气流压缩效应，使气流平稳流动，降低了压力的损失。

在本实用新型的一些实施例中，所述流量调节装置还包括压力变送器，所述滞止容器上设置有取压接头，所述压力变送器连接在所述取压接头上。

在本实用新型的一些实施例中，所述流量调节装置还包括温度变送器，所述滞止容器上设置有取温接头，所述温度变送器连接在所述取温接头上。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一音速喷嘴包括沿介质的流动方向依次设置的第一收敛段、第一喉部段和第一扩张段，部分所述调节阀位于所述第一收敛段内并与所述第一收敛段配合以改变所述第一收敛段的流通面积。

在本实用新型的一些实施例中，所述调节阀包括阀体和锥体，所述锥体滑动连接在所述阀体内，所述锥体包括沿介质的流动方向依次设置的调节段、过渡段和密封段，部分所述调节段位于所述第一收敛段内，所述调节段与所述第一收敛段配合以改变所述第一收敛段的流通面积。

在本实用新型的一些实施例中，所述第二音速喷嘴包括沿介质的流动方向依次设置的第二收敛段、第二喉部段和第二扩张段。

在本实用新型的一些实施例中，所述阀体上设置有导向孔，所述导向孔、所述阀体的出口和所述第一音速喷嘴同轴，所述锥体滑动连接在所述导向孔内，所述密封段的长度大于所述导向孔和所述调节段的长度之和。

在本实用新型的一些实施例中，所述过渡段与所述密封段之间设置有台阶面，所述调节段的起始点与所述台阶面之间的距离等于阀体的内壁与所述第一喉部段之间的距离。

在本实用新型的一些实施例中，所述调节阀与所述第一音速喷嘴之间、所述第一音速喷嘴与所述滞止容器之间和所述滞止容器与所述第二音速喷嘴之间均通过法兰密封连接。

本实用新型的第二方面提出了一种气体流量检定***，包括上述任一技术方案中的流量调节装置。

本实用新型实施例的气体流量检定***与流量调节装置具有相同的优势，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例的流量调节装置的示意图。

附图中各标记表示如下：

100、流量调节装置；

1、调节阀；11、阀体；12、锥体；111、入口；112、出口；113、导向孔；114、内壁；121、调节段；122、过渡段；123、密封段；124、台阶面；

2、第一音速喷嘴；21、第一收敛段；22、第一喉部段；23、第一扩张段；

3、滞止容器；31、取压接头；32、取温接头；

4、第二音速喷嘴；41、第二收敛段；42、第二喉部段；43、第二扩张段。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，根据本实用新型一个实施例的气体流量检定***，包括流量调节装置100，流量调节装置100包括调节阀1、第一音速喷嘴2、滞止容器3和第二音速喷嘴4，至少部分调节阀1设置在第一音速喷嘴2内，调节阀1用于改变第一音速喷嘴2的流通面积，滞止容器3连接在第一音速喷嘴2的下游，第二音速喷嘴4连接在滞止容器3的下游。通过调节阀1可以改变第一音速喷嘴2的流通面积，第一音速喷嘴2的流量与第一音速喷嘴2的流通面积呈正相关，进而实现对气体流量的连续调节。通过第一音速喷嘴2的气体由于气流波动较大和调节阀1的制造精度存在误差的问题，直接用于计算质量流量时导致计算结果偏差较大，因此，在第一音速喷嘴2后设置有滞止容器3，气体进入滞止容器3后逐渐进入稳定状态，而后进入第二音速喷嘴4，通过第二音速喷嘴4达到临界流状态后，气体的质量流量稳定不变，利用达到临界流状态的气体计算质量流量，计算结果更加准确，输出的气体也更加稳定。

在本实用新型的一些实施例中，根据音速喷嘴的临界流特性，当气体通过音速喷嘴时，只需要保持在音速喷嘴下游与上游气流压力比达到某一特定数值的条件下，音速喷嘴的喉部段即可形成临界流状态，气流达到最大速度，流过音速喷嘴的气体质量也达到最大值qm。利用公式

计算气体的质量流量，其中，qm为通过第二音速喷嘴4在实际条件下的质量流量(kg/s)；A为第二音速喷嘴4的喉部段的截面积(m2)；C为第二音速喷嘴4的流出系数(无量纲)；C*为实际空气的临界流函数(无量纲)；P0为第二音速喷嘴4前空气的绝对滞止压力(kPa)；T0为喷嘴前空气的绝对滞止温度(K)；R为空气的气体常数(J·kmo1·k 1)；M为摩尔质量(kg·kmo 1)。在该公式中，需要测量的量为A、P0和T0，A为定量，直接对第二音速喷嘴4的尺寸进行测量即可。P0和T0为变量，P0通过压力变送器测量得到，T0通过温度变送器测量得到，由于滞止容器3内的气流处于稳定状态，在此处测得的压力和温度更加准确，因此，流量调节装置100还包括压力变送器，如图1所示，滞止容器3上设置有取压接头31，压力变送器连接在取压接头31上。压力变送器与取压接头31之间为可拆卸连接，便于对压力变送器进行检修和更换。流量调节装置100还包括温度变送器，如图1所示，滞止容器3上设置有取温接头32，温度变送器连接在取温接头32上。温度变送器与取温接头32之间为可拆卸连接，便于对温度变送器进行检修和更换。

在本实用新型的一些实施例中，调节阀1可以为球阀、隔膜阀或百叶阀。对于气体流量的调节有两种方式，第一种、改变调节阀1自身的开度，调节阀1自身的开度的大小与流量的大小呈正相关，调节阀1可以为球阀、百叶阀或隔膜阀，调节阀1位于第一音速喷嘴2之外，在气体进入第一音速喷嘴2之前完成对气体流量的调节；第二种、改变调节阀1与第一音速喷嘴2之间空间的大小，即改变调节阀1与第一音速喷嘴2之间形成的流通面积的大小，流通面积的大小与流量的大小呈正相关，调节阀1可以为球阀，部分调节阀1位于第一音速喷嘴2之内，在气体进入第一音速喷嘴2时完成对气体流量的调节。

在本实用新型的一些实施例中，在一个实施例中，通过改变调节阀1与第一音速喷嘴2之间形成的流通面积的大小来调节流量。具体地，如图1所示，第一音速喷嘴2包括沿介质的流动方向依次设置的第一收敛段21、第一喉部段22和第一扩张段23，第一音速喷嘴2为一个旋转体，第一喉部段22的直径最小，第一收敛段21的直径逐渐减小，第一收敛段21在直径逐渐减小时，其表面可以沿直线逐渐收敛，也可以沿弧形逐渐收敛。第一扩张段23的直径逐渐增加，第一扩张段23在直径逐渐增加时，其表面可以沿直线逐渐扩张，也可以沿弧线逐渐扩张。在一个实施例中，第一收敛段21沿弧线逐渐收敛，第一扩张段23沿直线逐渐扩张。部分调节阀1位于第一收敛段21内并与第一收敛段21配合以改变第一收敛段21的流通面积，调节阀1在第一收敛段21内的部分越多，对于流通面积的改变程度越大。

在本实用新型的一些实施例中，调节阀1与第一收敛段21配合的部分可以为球体、椭球体或锥体12，利用弧形表面的变化可以改变调节阀1与第一收敛段21之间的流通面积的大小。在一个实施例中，如图1所示，调节阀1与第一收敛段21配合的部分为锥体12。具体地，调节阀1包括阀体11和锥体12，锥体12滑动连接在阀体11内，锥体12包括沿介质的流动方向依次设置的调节段121、过渡段122和密封段123，部分调节段121位于第一收敛段21内，调节段121与第一收敛段21和第一喉部段22配合以改变第一收敛段21的流通面积。调节段121向靠近第一收敛段21的方向移动，流通面积减小，调节段121向远离第一收敛段21的方向移动，流通面积增大，流通面积的增减均为可连续的无极增减。调节段121可以通过人为控制移动，也可以通过设置驱动装置实现自动化移动。在一个实施例中，调节段121的移动通过驱动装置实现自动化移动，驱动装置采用电机丝杠螺母装置、气缸、液压缸、电机齿轮齿条等。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，第二音速喷嘴4包括沿介质的流动方向依次设置的第二收敛段41、第二喉部段42和第二扩张段43。第二喉部段42的直径最小，第二收敛段41的直径逐渐减小，第二收敛段41在直径逐渐减小时，其表面可以沿直线逐渐收敛，也可以沿弧形逐渐收敛。第二扩张段43的直径逐渐增加，第二扩张段43在直径逐渐增加时，其表面可以沿直线逐渐扩张，也可以沿弧线逐渐扩张。在一个实施例中，第二收敛段41沿弧线逐渐收敛，第二扩张段43沿直线逐渐扩张。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，阀体11上设置有导向孔113，导向孔113、阀体11的出口112和第一音速喷嘴2同轴，锥体12滑动连接在导向孔113内，锥体12的一端位于第一收敛段21内，另一端通过导向孔113露出阀体11。密封段123的长度大于导向孔113和调节段121的长度之和，以保证锥体12能够达到最大行程和最小行程，最大行程时流通面积最小，最小行程时，流通面积最大。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，过渡段122与密封段123之间设置有台阶面124，台阶主要是为锥体12与阀体11之间的定位考虑。为了保证锥体12参考位置准确定位，调节段121的起始点与台阶面124之间的距离即调节段121与过渡段122之间的长度之和等于阀体11的内壁114到第一喉部段22之间的距离。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，阀体11的入口111与出口112不共线，入口111可以与出口112垂直，也可以呈锐角或钝角。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，调节阀1与第一音速喷嘴2之间、第一音速喷嘴2与滞止容器3之间和滞止容器3与第二音速喷嘴4之间均通过法兰密封连接，法兰能够适用于不同大小的管路，密封以防止气体的泄露，保证质量流量计算时的准确性。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种流量调节装置，其特征在于，包括：

调节阀；

第一音速喷嘴，至少部分所述调节阀设置在所述第一音速喷嘴内，所述调节阀用于改变所述第一音速喷嘴的流通面积；

滞止容器，所述滞止容器连接在所述第一音速喷嘴的下游；

第二音速喷嘴，所述第二音速喷嘴连接在所述滞止容器的下游。

2.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括压力变送器，所述滞止容器上设置有取压接头，所述压力变送器连接在所述取压接头上。

3.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括温度变送器，所述滞止容器上设置有取温接头，所述温度变送器连接在所述取温接头上。

4.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述第一音速喷嘴包括沿介质的流动方向依次设置的第一收敛段、第一喉部段和第一扩张段，部分所述调节阀位于所述第一收敛段内并与所述第一收敛段配合以改变所述第一收敛段的流通面积。

5.根据权利要求4所述的流量调节装置，其特征在于，所述调节阀包括阀体和锥体，所述锥体滑动连接在所述阀体内，所述锥体包括沿介质的流动方向依次设置的调节段、过渡段和密封段，部分所述调节段位于所述第一收敛段内，所述调节段与所述第一收敛段配合以改变所述第一收敛段的流通面积。

6.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述第二音速喷嘴包括沿介质的流动方向依次设置的第二收敛段、第二喉部段和第二扩张段。

7.根据权利要求5所述的流量调节装置，其特征在于，所述阀体上设置有导向孔，所述导向孔、所述阀体的出口和所述第一音速喷嘴同轴，所述锥体滑动连接在所述导向孔内，所述密封段的长度大于所述导向孔和所述调节段的长度之和。

8.根据权利要求5所述的流量调节装置，其特征在于，所述过渡段与所述密封段之间设置有台阶面，所述调节段的起始点与所述台阶面之间的距离等于阀体的内壁与所述第一喉部段之间的距离。

9.根据权利要求1-8任一项所述的流量调节装置，其特征在于，所述调节阀与所述第一音速喷嘴之间、所述第一音速喷嘴与所述滞止容器之间和所述滞止容器与所述第二音速喷嘴之间均通过法兰密封连接。

10.一种气体流量检定***，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的流量调节装置。

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