專利名稱：無反饋通道的射流流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射流流量計，具體涉及一種無反饋通道的射流振蕩器。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，市場需要廉價、穩(wěn)定性和重復(fù)性良好的流量傳感器，射 流流量傳感器在一定程度上大大滿足了市場的要求。近年來，射流流量計正逐步被用作家 用煤氣表和家用水表，且應(yīng)用范圍和影響不斷擴大，可以預(yù)見，射流流量計在民用業(yè)上有著 很好的應(yīng)用前景。然而，國內(nèi)對射流流量計的研究較少，開展對新型射流流量計的研究特別 是用于對微流量進行測量的微尺度射流流量計的研究具有重要意義。目前的射流流量計多采用帶反饋通道的射流流量計，它包括殼體、兩個順流件、兩 個反饋通道、信號檢測元件及檢測電路，射流流量計在殼體內(nèi)設(shè)置兩塊對稱的順流件，當(dāng)主 射流從噴嘴射入時，由于附壁效應(yīng)會任意依附在兩個順流件中的一個，且主射流的一部分 流束進入相應(yīng)的反饋通道，反饋流體作用于主射流，使之切換并依附另一個順流件，開始了 另一個反饋循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生流體振蕩，通過檢測電信號頻率而獲得流體振蕩頻率， 從而間接得流體的流速與流量。這種射流流量計無機械可動部件，抗干擾能力好，不受外界 環(huán)境的影響，在一定的場合具有一定的優(yōu)勢。但是由于采用帶反饋通道的結(jié)構(gòu)，在加工制作 和應(yīng)用領(lǐng)域方面存在不足，主要體現(xiàn)在以下三個方面
(1)帶反饋通道的射流流量計有高深寬比要求。射流流量計是在較寬的流體流速范圍 內(nèi)，斯特勞哈數(shù)基本恒定，射流流量計中流體的振蕩頻率與流速呈一定比例來獲得流體的 體積流量。對于帶反饋通道的射流流量計，當(dāng)射流噴嘴的深寬比過低時，射流的自由表面面 積減小到不能提供足夠動力使流量計中的流體振蕩。尤其在微系統(tǒng)中，某些加工材料和加 工工藝并不能滿足高深寬比的設(shè)計要求，極大的限制了流量計在微系統(tǒng)中的應(yīng)用領(lǐng)域。(2)不適合用于微系統(tǒng)中檢測微流量，對于微系統(tǒng)，帶反饋通道的射流流量計內(nèi)部 的不規(guī)則結(jié)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，對加工的材料和加工技術(shù)要求比較高，不便于加工制造， 以致制造成本比較昂貴。(3)相對于主射流，反饋通道內(nèi)壓力信號的強度比較弱，因為反饋通道內(nèi)的流體是 主射流的一小部分流束，檢測到的信號不明顯，容易受到外界干擾，信噪比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無反饋通道的射流流量計，以用于宏觀尺度或微觀尺 度下的流體流量的測量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
無反饋通道的射流流量計，包括從上至下設(shè)置的頂蓋、射流振蕩器和基底。射流振蕩器 內(nèi)設(shè)有引流槽、噴嘴和帶有ω形固定阻流體的矩形振蕩腔；所述的引流槽、噴嘴和矩形振 蕩腔相互連通；引流槽通過噴嘴與振蕩腔連通，阻流體位于振蕩腔內(nèi)且阻流體的凹面與噴 嘴的開口相對，阻流體的凹面內(nèi)設(shè)置有流體振蕩傳感器；所述的頂蓋開有圓孔形入口和圓孔形出口，入口與引流槽前端連通，出口與振蕩腔連通。進一步地說，所述ω形的阻流體包括分流尖、L形第一阻流臂、L形第二阻流臂； 分流尖位于噴嘴的中軸線上且分流尖與噴嘴開口正對；第一阻流臂和第二阻流臂分別位于 分流尖兩側(cè)且以噴嘴的中軸線為對稱軸呈對稱設(shè)置；第一阻流臂的一端與分流尖的一側(cè)連 接，第二阻流臂的一端與分流尖的另一側(cè)連接；第一阻流臂與分流尖半包圍形成第一振蕩 渦室，第二阻流臂與分流尖半包圍形成第二振蕩渦室；所述的流體振蕩傳感器分別設(shè)置在 第一阻流臂和第二阻流臂內(nèi)側(cè)壁。更進一步地說，所述入口的中心線、出口的中心線與噴嘴的中軸線處于同一平面 內(nèi)，入口的直徑與引流槽的寬度相等，出口的中心線位于阻流體的后方，出口直徑為入口直 徑的1. 2 1. 5倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是
1)本發(fā)明射流流量計采用帶有ω形固定阻流體的矩形振蕩腔，利用在第一振蕩渦室 和第二振蕩渦室內(nèi)交替產(chǎn)生的射流漩渦使射流穩(wěn)定的周期振蕩，相比現(xiàn)有技術(shù)具有更低的 流量測量下限；
2)本發(fā)明射流流量計的流體振蕩傳感器安裝于ω形固定阻流體的阻流臂內(nèi)側(cè)壁，射 流直接交替作用于第一阻流臂和第二阻流臂，能夠在阻流臂內(nèi)側(cè)壁產(chǎn)生穩(wěn)定、較強的振蕩 信號，具有較好的信噪比；
3)本發(fā)明射流流量計結(jié)構(gòu)簡單、無可動部件、沒有嚴格的深寬比要求，便于各種尺寸尤 其是微尺寸下的加工和制作，特別適合用于微電子機械(MEMS)系統(tǒng)的微小流量測量。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中沿A-A線的剖視圖。圖3是本發(fā)明第一種實施例的分解示意圖。圖4是本發(fā)明第二種實施例的分解示意圖。圖中1.射流振蕩器，2.入口，3.引流槽，4.噴嘴，5.阻流體，50.分流尖，51.第一 阻流臂，52.第二阻流臂，53.第一振蕩渦室，54.第二振蕩渦室，55.流體振蕩傳感器，6.振 蕩腔，7.出口，8.頂蓋，9.基底。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種無反饋通道的射流流量計，它包括
1)射流振蕩器1、基底9、頂蓋8;射流振蕩器1內(nèi)設(shè)有引流槽3、噴嘴4和帶有ω形固 定阻流體5的矩形振蕩腔6，引流槽3、噴嘴4和矩形振蕩腔6相互連通；噴嘴4為漸縮噴 嘴，噴嘴4與引流槽3光滑連接。引流槽3、噴嘴4、阻流體5以及振蕩腔6的中軸線重合， 引流槽3、噴嘴4、振蕩腔6的深度與阻流體5的高度相同；引流槽3延伸至振蕩腔6內(nèi)，引 流槽3與噴嘴4連通，噴嘴4與振蕩腔6連通；阻流體5位于振蕩腔6內(nèi)且阻流體5的凹面 與噴嘴4的開口相對；頂蓋8開有圓孔形入口 2和圓孔形出口 7，入口 2與引流槽3前端連 通，出口 7與振蕩腔連通；阻流體5與基底9固定連接，射流振蕩器1分別與基底9和頂蓋8密封連接。2) ω形的阻流體5包括分流尖50、L形第一阻流臂51、L形第二阻流臂52 ；分流 尖50位于噴嘴4的中軸線上且分流尖50與噴嘴4開口正對；第一阻流臂51和第二阻流臂 52分別位于分流尖50兩側(cè)且第一阻流臂51和第二阻流臂52分別與分流尖50相連；第一 阻流臂51與分流尖50半包圍形成第一振蕩渦室53，第二阻流臂51與分流尖50半包圍形 成第二振蕩渦室53 ；第一振蕩渦室53、第二振蕩渦室M以及振蕩腔6之間相互連通；第一 阻流臂51和第二阻流臂52內(nèi)側(cè)壁安裝有感測流體振蕩頻率的流體振蕩傳感器55。3)入口 2的中心線、出口 7的中心線與噴嘴4的中軸線處于同一平面內(nèi)，入口 2的 直徑與引流槽3的寬度相等，出口 7的中心線位于阻流體5的后方，出口 7直徑為入口 2直 徑的1. 2 1. 5倍。當(dāng)測量流體時，本發(fā)明無反饋通道的射流流量計安裝在待測流體的管路中，流體 經(jīng)過頂蓋8上的入口 2垂直進入射流振蕩器1的引流槽3中，然后流體經(jīng)噴嘴4射入振蕩腔 6 ；進入振蕩腔6的主射流被分流尖50分為兩股射流，兩股射流分別進入第一振蕩渦室53 和第二振蕩渦室Μ，兩股射流隨后受到L形第一阻流臂51和L形第二阻流臂52的作用分 別在第一振蕩渦室53和第二振蕩渦室M形成與主射流反向的兩股射流；主射流與兩股反 向的射流形成對流，對流的不穩(wěn)定性會引起主射流的輕微偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)方向是隨機的(假設(shè) 主射流首先朝第二阻流臂52方向偏轉(zhuǎn))，進入第一振蕩渦室53的一股射流逐漸減小并且在 分流尖50的作用下在第一振蕩渦室53形成逆時針旋轉(zhuǎn)的漩渦，隨著漩渦的增大主射流的 偏轉(zhuǎn)逐漸加劇；當(dāng)主射流偏轉(zhuǎn)至第二阻流臂52末端的凸起時，漩渦同時受到第二阻流臂52 末端的凸起和分流尖50的干擾逐漸消失，這時主射流開始朝相反方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)主射流反向 偏轉(zhuǎn)返回至分流尖50附近時，在第二振蕩渦室M開始形成順時針旋轉(zhuǎn)漩渦，在漩渦的推動 下主射流繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，逐漸偏轉(zhuǎn)至第一阻流臂51末端的凸起……如此循環(huán)往復(fù)，主射流在第 一阻流臂51和第二阻流臂52之間來回振蕩，第一阻流臂51和第二阻流臂52內(nèi)側(cè)壁上周期 變化的壓力信號被安裝在第一阻流臂51和第二阻流臂52內(nèi)側(cè)壁的流體振蕩傳感器5ο所 接受，從而得到射流振蕩的頻率
ο射流振蕩的頻率/與流量計噴嘴處的流體流速ι呈如下線性關(guān)系
其中，Si為斯特勞哈數(shù)，d為特征長度(可取噴嘴4的寬度作為特征長度)。設(shè)噴嘴4的高度為A，管道流量為Q，則有 Q = k d ν(2)
本發(fā)明射流流量計的儀表系數(shù)力 K = ^(3)
將⑴和⑵代入⑶得
權(quán)利要求
1.無反饋通道的射流流量計，包括從上至下設(shè)置的頂蓋(8)、射流振蕩器(1)和基底 (9)，其特征在于射流振蕩器(1)內(nèi)設(shè)有引流槽(3)、噴嘴(4)和帶有ω形固定阻流體(5) 的矩形振蕩腔(6)；所述的引流槽(3)、噴嘴(4)和矩形振蕩腔(6)相互連通；引流槽(3)通 過噴嘴(4)與振蕩腔(6)連通，阻流體(5)位于振蕩腔(6)內(nèi)且阻流體(5)的凹面與噴嘴(4) 的開口相對，阻流體(5)的凹面內(nèi)設(shè)置有流體振蕩傳感器(55);所述的頂蓋(8)開有圓孔形 入口(2)和圓孔形出口(7)，入口(2)與引流槽(3)前端連通，出口(7)與振蕩腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無反饋通道的射流流量計，其特征在于所述ω形的阻流體 (5)包括分流尖(50)、L形第一阻流臂(51)、L形第二阻流臂(52)；分流尖(50)位于噴嘴(4)的中軸線上且分流尖(50)與噴嘴(4)開口正對； 第一阻流臂(51)和第二阻流臂(52)分別位于分流尖(50)兩側(cè)且以噴嘴(4)的中軸線 為對稱軸呈對稱設(shè)置；第一阻流臂(51)的一端與分流尖(50)的一側(cè)連接，第二阻流臂(52) 的一端與分流尖(50)的另一側(cè)連接；第一阻流臂(51)與分流尖(50)半包圍形成第一振蕩渦室(53)，第二阻流臂(51)與分 流尖(50)半包圍形成第二振蕩渦室(53)；所述的流體振蕩傳感器(55)分別設(shè)置在第一阻流臂(51)和第二阻流臂(52)內(nèi)側(cè)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無反饋通道的射流流量計，其特征在于所述入口(2)的中心 線、出口(7)的中心線與噴嘴(4)的中軸線處于同一平面內(nèi)，入口(2)的直徑與引流槽(3)的 寬度相等，出口(7)的中心線位于阻流體(5)的后方，出口(7)直徑為入口(2)直徑的1. 2 1.5 倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無反饋通道的射流流量計，包括射流振蕩器、基底、頂蓋；射流振蕩器內(nèi)設(shè)有相互連通的引流槽、噴嘴和帶有ω形固定阻流體的振蕩腔，引流槽延伸至振蕩腔內(nèi)，噴嘴與引流槽的末端連通，阻流體位于振蕩腔內(nèi)且阻流體的凹面與噴嘴開口相對；頂蓋開有圓孔形入口和圓孔形出口，入口與引流槽前端連通，出口與振蕩腔連通。本發(fā)明射流流量計采用帶有ω形固定阻流體的矩形振蕩腔，利用在第一振蕩渦室和第二振蕩渦室內(nèi)交替產(chǎn)生的射流漩渦使射流穩(wěn)定的周期振蕩，相比現(xiàn)有技術(shù)具有更低的流量測量下限，并能夠在阻流臂內(nèi)側(cè)壁產(chǎn)生穩(wěn)定、較強的振蕩信號，具有較好的信噪比。
文檔編號G01F1/32GK102128649SQ20111005128
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者梁國偉, 程寧, 謝代梁, 陶姍 申請人:中國計量學(xué)院