一種帶固定裝置的針式畢托管及其流速測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，具體涉及一種帶固定裝置的針式畢托管及其流速測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護(hù)以及凈化室、礦井通風(fēng)、能源管理部門，常用畢托管測(cè)量管道風(fēng)速、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度，經(jīng)過換算來確定流量，也可測(cè)量管道內(nèi)的水流速度。用畢托管測(cè)速和確定流量，有可靠的理論根據(jù)，使用方便、準(zhǔn)確，是一種經(jīng)典的廣泛的測(cè)量方法。此外，它還可用來測(cè)量流體的壓力。在現(xiàn)今的高校中的課程以及實(shí)驗(yàn)中畢托管是一種常用的實(shí)驗(yàn)工具，尤其是在流體力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)。畢托管在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要正確選擇測(cè)量點(diǎn)斷面，確保測(cè)點(diǎn)在氣流流動(dòng)平穩(wěn)的直管段。為此，對(duì)于畢托管相對(duì)要求比較高，如:測(cè)量斷面離來流方向的彎頭、變徑異形管等局部構(gòu)件要大于4倍以上管道直徑;離下游方向的局部彎頭、變徑結(jié)構(gòu)應(yīng)大于2倍管道直徑等，測(cè)量氣體、液體的畢托管因?yàn)榻橘|(zhì)密度不同而結(jié)構(gòu)也大相徑庭。
[0003]傳統(tǒng)的畢托管，因?yàn)橐_(dá)到其使用目的，往往體積龐大，測(cè)量過程對(duì)整個(gè)流場(chǎng)干擾極大，只能在外流或大型管道內(nèi)使用，且流速范圍狹小，如水文畢托管的測(cè)速范圍為0.2?2m/s，空氣畢托管的測(cè)速范圍為1?60m/s，如果水或空氣的流速范圍超限，或者在某些方面，如細(xì)小管道內(nèi)的內(nèi)流問題、細(xì)微流速差異分布測(cè)量等，傳統(tǒng)畢托管就無用武之地，別的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段也無從下手，除非利用先進(jìn)手段如PIV等價(jià)格高昂的非常規(guī)手段，否者人們只能理論分析或估算，無法通過常規(guī)手段精確測(cè)量。
[0004]鑒于此，迫切需要設(shè)計(jì)一種全新的測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)階段測(cè)量盲區(qū)的應(yīng)用。
[0005]另外，目前針對(duì)小尺寸畢托管，沒有較好地方式能夠?qū)ζ溥M(jìn)行固定。畢托管通常用于檢測(cè)某些管道或風(fēng)洞中的氣流流速，正如前所述，畢托管的加入應(yīng)盡量減小對(duì)流體本身形態(tài)的影響。因此，若引入其他固定裝置置于風(fēng)洞中，必然會(huì)增加擾流，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大干擾?；诖朔N考慮，有必要開發(fā)一種盡量減少干擾的同時(shí)，能將畢托管固定于裝置管壁或其他位置上的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種帶固定裝置的針式畢托管，具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種帶固定裝置的針式畢托管，包括畢托管和管體固定裝置，畢托管管體呈帶有90°彎頭的L型，管體分為水平方向的X軸管和垂直方向的Y軸管，Y軸管貫穿于管體固定裝置的通孔中，畢托管管體僅在兩端設(shè)有開口，其余部分均密閉。即畢托管中只設(shè)置總壓管，而不設(shè)置測(cè)量靜壓的測(cè)壓管。
[0008]為了減少畢托管對(duì)流體形態(tài)的干擾，作為優(yōu)選，所述的畢托管管道面積小于測(cè)量管道面積的2%。傳統(tǒng)的畢托管由于管體中需同時(shí)設(shè)置總壓管和靜壓管，因此通常無法將管體制成孔徑較小的針式，因此會(huì)對(duì)流體形態(tài)有較大影響。
[0009]作為優(yōu)選，所述的畢托管管體的Y軸管上布置有刻度。
[0010]作為優(yōu)選，所述的管體固定裝置包括:下凹?jí)K、密封圈和上凸塊，上凸塊嵌入下凹?jí)K的凹槽中，使上凸塊能在凹槽中上下移動(dòng)；密封圈置于該凹槽底部；下凹?jí)K、密封圈和上凸塊上開有用于容納管體的通孔;所述的密封圈采用彈性材料，用于在受到上凸塊擠壓時(shí)發(fā)生形變夾緊管體。
[0011]上凸塊與下凹?jí)K之間可采用任意一種連接方式，只要能使上凸塊和下凹?jí)K之間能夠阻尼性滑動(dòng)即可，即能將上凸塊固定于凹槽的某一位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封圈的壓縮。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的上凸塊與下凹?jí)K之間通過螺紋連接?？赏ㄟ^方便的旋轉(zhuǎn)，使上凸塊嵌入下凹?jí)K中。
[0012]為了能更好地保持畢托管的穩(wěn)定性，需要盡量增加固定裝置與管體的接觸長(zhǎng)度和面積。作為更進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的下凹?jí)K底部還設(shè)有沿管體方向延伸的圓柱狀延伸塊，延伸塊上也開設(shè)有容納管體的通孔，且該通孔與下凹?jí)K、密封圈和上凸塊上的通孔貫通。上述四個(gè)部件上的通孔組合在一起，可以容納管體。延伸塊也可當(dāng)做固定端直接插入待測(cè)管壁中。
[0013]作為再進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的延伸塊外側(cè)壁上設(shè)有螺紋；
[0014]作為更進(jìn)一步的優(yōu)選，，所述的延伸塊上套有墊圈，使密閉處下方氣體或液體無法溢出，保持氣密性。
[0015]由于畢托管下方通常伸入待測(cè)裝置內(nèi)部，而測(cè)量過程中又必須保證畢托管的入口與流體流動(dòng)方向正對(duì)。作為優(yōu)選，所述的畢托管管體上部固定有顯示畢托管入口朝向的導(dǎo)向桿。導(dǎo)向桿方向與畢托管管體水平方向的X軸管方向一致，可以直接通過導(dǎo)向桿判定底部的X軸管方向，同時(shí)也可以將其作為調(diào)節(jié)方向的受力點(diǎn)。
[0016]—種使用所述的針式畢托管測(cè)定管道內(nèi)流體流速的方法，步驟如下:將密封圈置入下凹?jí)K的凹槽中，將畢托管的Y軸管插入管體固定裝置的通孔中，然后旋緊上凸塊;畢托管的Y軸管102連接測(cè)壓計(jì)或壓力傳感器;在需要固定的管壁上打一與延伸塊直徑相匹配的孔，將X軸管深入待測(cè)流體中，調(diào)整探壓孔的方向，再將延伸塊直接插入該孔中進(jìn)行固定;待測(cè)部位壓力即可通過測(cè)壓計(jì)或壓力傳感器測(cè)量得到，從而換算出流速。
[0017]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為:
[0018]1)本發(fā)明針對(duì)畢托管的固定難題，提出了一種獨(dú)特設(shè)計(jì)的固定裝置，能通過簡(jiǎn)便地調(diào)節(jié)將畢托管或其他管體固定于裝置上，并大大減小了對(duì)內(nèi)部流體的影響；
[0019]2)設(shè)計(jì)了一種僅需測(cè)量全壓的針式畢托管，管徑細(xì)小，特別適合細(xì)管等內(nèi)流問題的流速分布測(cè)量，對(duì)于風(fēng)洞的高速流場(chǎng)內(nèi)，可輕易測(cè)得風(fēng)壓，從而換算得到流速。
[0020]3)在畢托管Y軸上布局刻度尺，可使畢托管工作時(shí)一步到位測(cè)量得到空間距離與壓力分布的函數(shù)關(guān)系值，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率以及測(cè)量值的精準(zhǔn)度；
[0021]4)在畢托管Y軸上設(shè)置導(dǎo)向桿，可輕易調(diào)整畢托管X軸管的探壓孔所需測(cè)量方向及角度，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率以及測(cè)量值的精準(zhǔn)度。
【附圖說明】
[0022]圖1為一種帶固定裝置的針式畢托管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的針式畢托管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的管體固定裝置的一種實(shí)現(xiàn)方式；
[0025]圖4為本發(fā)明的管體固定裝置的另一種實(shí)現(xiàn)方式；
[0026]圖5為本發(fā)明的墊圈的設(shè)置方式；
[0027]圖6為本發(fā)明的導(dǎo)向桿的設(shè)置方式。
[0028]圖中:畢托管(1)、管體固定裝置(2)、導(dǎo)向桿(3)、X軸管(101)、Y軸管(102)、上凸塊(201)、密封圈(202)、下凹?jí)K(203)、延伸塊(204)、墊圈(205)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。
[0030]如圖1所示，一種帶固定裝置的針式畢托管，包括畢托管1和管體固定裝置2。畢托管1形狀如圖2所示，管體呈帶有90°彎頭的L型，管體分為水平方向的X軸管101和垂直方向的Υ軸管102，Χ軸管101和Υ軸管102連通。Υ軸管102貫穿于管體固定裝置2的通孔中。畢托管1管體僅在兩端設(shè)有開口，其余部分均密閉。探壓孔設(shè)置于X軸管101的末端。即畢托管中只設(shè)置總壓管，而不設(shè)置測(cè)量靜壓的測(cè)壓管。
[0031]傳統(tǒng)的畢托管由于管體中需同時(shí)設(shè)置總壓管和靜壓管，因此目前的工藝水平下，通常無法將管體制成孔徑較小