專利名稱：帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體流量測量儀器，具體涉及到列狀多孔整流器應(yīng)用于水平式金屬管浮子流量計(jì)中的技術(shù)。
背景技術(shù)：
浮子流量計(jì)的流量檢測元件一般是由一根自下而向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐管軸移動(dòng)的浮子所組成。被測流體從下向上經(jīng)過錐管和浮子形成的環(huán)隙時(shí)，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重力時(shí)，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重力時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度，浮子在錐管中高度和通過的流量有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。浮子式流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便、對(duì)儀表前直管段的要求不高、壓力損失小且恒定、量程比大、流量檢測元件的輸出接近于線性、適用范圍廣等特點(diǎn)。目前，在我國化工、石油等工業(yè)生產(chǎn)中所使用的浮子流量計(jì)，其安裝形式均為垂直式，安裝方式單一且要求嚴(yán)格，給生產(chǎn)設(shè)計(jì)造成一定的難度。如果已有的管道是水平固定的，還需將水平管道先改為垂直管道才能安裝流量計(jì)，而當(dāng)管道周圍無富裕空間時(shí)則很難再加裝流量計(jì)，這樣縮小了浮子流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域，限制了浮子流量計(jì)的發(fā)展，因此水平式安裝的浮子流量計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。專利號(hào)為98200488.5的曾設(shè)計(jì)了一種水平安裝的金屬管浮子流量計(jì)，因?yàn)樗奶厥饨Y(jié)構(gòu)使得它可以安裝在水平管道上。國內(nèi)的幾個(gè)廠家也有水平安裝金屬管浮子流量計(jì)的產(chǎn)品，如克羅尼的H256水平安裝式金屬管浮子流量計(jì)，北京空港北光儀表有限公司的F56H水平式金屬管浮子流量計(jì)等。雖然這種新型的浮子流量計(jì)克服了傳統(tǒng)的浮子流量計(jì)的弊端，但是因其結(jié)構(gòu)的特殊性使得傳感器內(nèi)部的流場發(fā)生畸變，浮子左右受力不平衡，導(dǎo)致浮子抖動(dòng)，進(jìn)而影響了浮子流量計(jì)的測量精度，這種現(xiàn)象在大流量下表現(xiàn)的尤為突出。流場的畸變對(duì)流量計(jì)測量精度的影響必須妥善解決，但是僅僅對(duì)水平式金屬管浮子流量傳感器本身的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行優(yōu)化是不夠的，實(shí)驗(yàn)證明這種結(jié)構(gòu)不能有效改善流場的分布，本發(fā)明的提出可以使上述問題得以徹底解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述幾種水平式浮子流量計(jì)的弊端，本發(fā)明的目的是提供一種帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，可有效解決水平式金屬管浮子流量計(jì)中存在浮子的抖動(dòng)問題，該浮子流量計(jì)可以方便安裝在水平管道上，并且可以提高水平式金屬管浮子流量計(jì)的測量精度。
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理予以說明。帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，主要由傳感器構(gòu)成。傳感器主要包括底部法蘭1、流體進(jìn)出口法蘭2、列狀整流器3、錐管4、頂部蓋板5、磁鐵護(hù)殼6、支撐架7、外部直管8、浮子9、頂部法蘭10。流體進(jìn)口管段12與內(nèi)部流道11之間為平滑過渡連接，列狀整流器3位于錐管4和內(nèi)部流道11的結(jié)合處。在頂部法蘭10的下沿設(shè)有支撐架7，支撐架7可以有效地限制浮子的運(yùn)動(dòng)形式，但是這種限制并不能完全抑制浮子的抖動(dòng)，配和列狀整流器3則可以有效的解決浮子抖動(dòng)。浮子9上下端的細(xì)桿分別穿過支撐架7和列狀整流器3，頂部蓋板5套裝磁鐵護(hù)殼6并與頂部法蘭10螺栓固定，磁鐵13位于磁鐵護(hù)殼6中。列狀整流器3上的孔為非均勻排列，將列狀整流器3的截面依從流體入口到出口的方向由左至右分為左、中、右三個(gè)區(qū)域(整流器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示)。中間(II)區(qū)域設(shè)置3列孔，左端(I)區(qū)域設(shè)置1列，右端(III)區(qū)域設(shè)置2列，每個(gè)區(qū)域的孔徑相等，孔經(jīng)的分布保證其流通面積之比等于其流速之比，根據(jù)VL∶VR＝AL∶AR計(jì)算得到，式中VL-列狀整流器左端平均流速(m/s)；VR-列狀整流器右端平均流速(m/s)；AL-列狀整流器左端流通面積(m2)；AR-列狀整流器右端流通面積(m2)。
本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點(diǎn)是，帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)與現(xiàn)有的水平式金屬管浮子流量計(jì)相比，具有更高的測量精度，大大提高了水平式金屬管浮子流量計(jì)的性能，而且本發(fā)明使用的整流器比以往的管式、Zanker式整流器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。本發(fā)明不僅解決了我國在石油、化工設(shè)計(jì)生產(chǎn)中使用的浮子流量計(jì)只能垂直安裝的問題，更為重要的是流量計(jì)精度的提高及該流量及性能的優(yōu)化更加方便了用戶的使用，該流量計(jì)在生產(chǎn)過程中的作用也將更加重要。


圖1為帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為列狀多孔整流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，主要是在傳感器部分作出新的設(shè)計(jì)。流體進(jìn)口管段12與內(nèi)部流道11之間為光滑的過渡連接，進(jìn)口管段與內(nèi)部流道管段垂直。內(nèi)部流道11與錐管4連為一體并置于外部直管8的內(nèi)部，列狀整流器3置于內(nèi)部流道11和錐管4的結(jié)合處。浮子9設(shè)計(jì)為具有上下端桿的形式，上下端桿分別穿過支撐架7和列狀整流器3，當(dāng)有介質(zhì)流動(dòng)時(shí)浮子9可以在支撐架7和列狀整流器3的限制下在錐管4內(nèi)上、下移動(dòng)。在頂部法蘭10內(nèi)圓的下沿加工一個(gè)凹臺(tái)裝入支撐架7，以限制浮子9的抖動(dòng)。頂部蓋板5套入磁鐵護(hù)殼6后焊接為一體，磁鐵13內(nèi)嵌于磁鐵護(hù)殼6中，安裝時(shí)用螺栓與頂部法蘭10固定。底部法蘭1的上蓋與內(nèi)部流道11焊接，底部法蘭1的設(shè)置主要便于傳感器的拆裝。列狀整流器3的截面分為三個(gè)區(qū)域，中間(II)區(qū)域設(shè)置3列(18孔)，孔徑為11.5mm。左端(I)區(qū)域設(shè)置1列(3孔)，孔徑為14.5mm。右端(III)區(qū)域設(shè)置2列(8孔)，孔徑為7.5mm。
通過進(jìn)出口法蘭2將水平式金屬管浮子流量計(jì)與被測流體的管道連接在一起，左端為流體進(jìn)口，右端為流體出口。被測介質(zhì)從流體進(jìn)口管段12進(jìn)入浮子流量傳感器，沿內(nèi)部流道11向上流動(dòng)，此時(shí)的流形已經(jīng)出現(xiàn)畸變，流形畸變的流體介質(zhì)經(jīng)過列狀整流器3后流形被優(yōu)化，使得浮子9底部受到由于流體速度引起的向上的壓力基本上對(duì)稱，該壓力與浮子9在流體中所受到浮力的合力，使浮子9克服其自身的重力而向上運(yùn)動(dòng)。隨著浮子9與錐形管4間環(huán)隙面積的增大，流體流過環(huán)形面積的速度不斷減小，直至向上的力同向下的力相平衡時(shí)，浮子體9將相對(duì)靜止在某一位置。即當(dāng)浮子9的重力、所受浮力及由流體速度引起向上的壓力三者平衡時(shí)，浮子9處于平衡狀態(tài)。
這種浮子流量計(jì)對(duì)于大流量下的流場具有非常明顯的優(yōu)化效果，提高了水平式浮子流量計(jì)的測量精度和性能指標(biāo)，構(gòu)造簡單，安裝方便，壓力損失小，行程短，普遍適用于石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)。
權(quán)利要求
1.帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，主要由傳感器構(gòu)成，其特征在于所述的傳感器主要包括底部法蘭1、流體進(jìn)出口法蘭2、列狀整流器3、錐管4、頂部蓋板5、磁鐵護(hù)殼6、支撐架7、外部直管8、浮子9、頂部法蘭10，流體進(jìn)口管段12與內(nèi)部流道11之間為平滑過渡連接，列狀整流器3位于錐管4和內(nèi)部流道11的結(jié)合處，在頂部法蘭10的下沿設(shè)有支撐架7，浮子9上下端的細(xì)桿分別穿過支撐架7和列狀整流器3，頂部蓋板5套裝磁鐵護(hù)殼6并與頂部法蘭10螺栓固定，磁鐵13位于磁鐵護(hù)殼6中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，其特征在于所述列狀整流器3上的孔為非均勻排列，所述列狀整流器3的截面分為三個(gè)區(qū)域，中間區(qū)域設(shè)置3列孔，左端區(qū)域設(shè)置1列，右端區(qū)域設(shè)置2列，每個(gè)區(qū)域的孔徑相等，孔徑的分布保證其流通面積之比等于其流速之比，根據(jù)VL∶VR＝AL∶AR計(jì)算得到，式中VL-列狀整流器左端平均流速(m/s)；VR-列狀整流器右端平均流速(m/s)；AL-列狀整流器左端流通面積(m2)；AR-列狀整流器右端流通面積(m2)。
全文摘要
帶列狀多孔整流器的水平式金屬管浮子流量計(jì)，主要由傳感器構(gòu)成。傳感器主要包括列狀整流器、錐管、磁鐵護(hù)殼、支撐架、浮子、磁鐵等。流體進(jìn)口管段與內(nèi)部流道之間為平滑過渡連接，列狀整流器位于錐管和內(nèi)部流道的結(jié)合處。在頂部法蘭的下沿設(shè)有支撐架，浮子上下端的細(xì)桿分別穿過支撐架和列狀整流器，頂部蓋板套裝磁鐵護(hù)殼并與頂部法蘭螺栓固定，磁鐵位于磁鐵護(hù)殼中。列狀整流器上的孔為非均勻排列，孔徑的分布保證其流通面積之比等于其流速之比，根據(jù)V
文檔編號(hào)G01F1/05GK1648613SQ20051001317
公開日2005年8月3日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月2日
發(fā)明者張濤, 葉佳敏, 葛利俊 申請人:天津大學(xué)