本發(fā)明涉及工業(yè)、化工、制藥等領(lǐng)域，具體是一種測量小流量液體的射流振蕩流量計。

背景技術(shù)：

流體計量是國民生產(chǎn)大計，與國民生活息息相關(guān)。流量計是流量測量的關(guān)鍵器件。目前小流量計量是所有流量計的難題，現(xiàn)有流量計會出現(xiàn)小流量測量精度低、流量不穩(wěn)定等問題。但是在工業(yè)現(xiàn)場中經(jīng)常需要計量小流量流體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明所公開的一種基于液面射流振蕩的流量計裝置，利用小射流在自由液面上的穩(wěn)定振蕩原理解決上述問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括射流振蕩儲液腔和儲氣腔，儲氣腔布置在射流振蕩儲液腔側(cè)方，儲氣腔和射流振蕩儲液腔之間通過一氣孔連通，儲氣腔內(nèi)設(shè)有密封環(huán)與利用螺紋旋進的螺桿，螺桿從儲氣腔端口伸入后與密封環(huán)連接，螺桿與儲氣腔端口之間螺紋連接，通過螺桿螺紋旋進出實現(xiàn)密封環(huán)軸向移動調(diào)整儲氣腔內(nèi)腔容量大??；射流振蕩儲液腔開有作為進口的上端口和作為出口的下端口，射流振蕩儲液腔上端沿進口方向依次布置有入口圓柱管螺紋活接頭、入口管道和噴嘴，射流振蕩儲液腔下端沿出口方向依次布置有出口管道和出口圓柱管螺紋活接頭。具體地，射流振蕩儲液腔上端口向外經(jīng)豎直的入口管道和入口圓柱管螺紋活接頭連接，射流振蕩儲液腔上端口向內(nèi)延伸設(shè)有噴嘴，射流振蕩儲液腔上端口向外經(jīng)豎直的出口管道和出口圓柱管螺紋活接頭連接，射流振蕩儲液腔的側(cè)部安裝有水平布置的距離傳感器，距離傳感器經(jīng)信號線與外部連接。

本發(fā)明的射流振蕩儲液腔的入口與出口分別通過活接頭接入測量回路，并保持主腔體為豎直方向。

所述射流振蕩儲液腔在工作時下部儲有液體，上部儲有氣體，所述儲氣腔內(nèi)全部為氣體，儲氣腔通過氣孔與射流振蕩儲液腔的上部相通。

通過螺桿螺紋旋進出實現(xiàn)密封環(huán)軸向移動，調(diào)整儲氣腔內(nèi)腔容量大小，進而調(diào)整射流振蕩儲液腔內(nèi)液面的高度。

檢測流量時，通過旋轉(zhuǎn)螺桿使距離傳感器所檢測到的距離輸出頻率最大為止。

所述射流振蕩儲液腔的噴嘴是非豎直的，其軸線與入口管道豎直軸線之間的夾角為0<θ≤60°，優(yōu)選的θ＝5°。

所述的距離傳感器探頭水平并且朝向與噴嘴輸出的射流振蕩平面相垂直。

所述的噴嘴底端距射流振蕩儲液腔下端口的距離H和噴嘴直徑d之間滿足：H>5d，優(yōu)選的H＝10d；如圖2所示，射流振蕩儲液腔的直徑D和噴嘴直徑d之間滿足：D>5d，優(yōu)選的D＝20d；距離傳感器布置在射流振蕩儲液腔水平偏心位置，距離傳感器的偏心距離δ和噴嘴直徑d之間滿足：d/3≤δ≤d，優(yōu)選的δ＝d/2。

所述的噴嘴直徑d滿足：0.1mm<d<10mm，優(yōu)選的d＝0.6mm。

本發(fā)明的小射流在穩(wěn)定自由液面上的振蕩對流量敏感、反應(yīng)迅速、容易測量。對于特定流體，斯特勞哈爾數(shù)基本恒定，射流的振蕩頻率與流速相關(guān)，從而可準確得到流體的流量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明射流振蕩流量計采用噴嘴與腔體的簡單結(jié)構(gòu)，利用噴嘴與水平液面之間的射流節(jié)穩(wěn)定的周期性擺動原理測量流量，相比現(xiàn)有流量計具有結(jié)構(gòu)簡單、可測量最小流量更小、反應(yīng)靈敏、精度高、測量準確等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的A-A向示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置的B向示意圖。

圖3為本發(fā)明裝置噴嘴8的工作狀態(tài)示意圖。

圖1中：1為出口管道，2為螺桿，3為密封環(huán)，4為儲氣腔，5為射流振蕩儲液腔，6為入口圓柱管螺紋活接頭，7為入口管道，8為噴嘴，9為距離傳感器，10為信號線，11為出口圓柱管螺紋活接頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明具有包括射流振蕩儲液腔5和儲氣腔4，儲氣腔4布置在射流振蕩儲液腔5側(cè)方，儲氣腔4和射流振蕩儲液腔5之間通過一氣孔連通，射流振蕩儲液腔5開有作為進口的上端口和作為出口的下端口，射流振蕩儲液腔5上端口向外經(jīng)豎直的入口管道7和入口圓柱管螺紋活接頭6連接，射流振蕩儲液腔5上端口向內(nèi)延伸設(shè)有噴嘴8，射流振蕩儲液腔5上端口向外經(jīng)豎直的出口管道1和出口圓柱管螺紋活接頭11連接，射流振蕩儲液腔5的側(cè)部安裝有水平布置的距離傳感器9，距離傳感器9經(jīng)信號線10與外部采集卡連接。

儲氣腔4內(nèi)設(shè)有密封環(huán)3與利用螺紋旋進的螺桿2，螺桿2從儲氣腔4端口伸入后與密封環(huán)3連接，螺桿2與儲氣腔4端口之間螺紋連接；密封環(huán)3和螺桿2用來為射流振蕩儲液腔5輸入或輸出氣體，從而可調(diào)節(jié)射流振蕩儲液腔5內(nèi)的自由液面高度。

射流振蕩儲液腔5在工作時下部儲有液體，上部儲有氣體，所述儲氣腔4內(nèi)全部為氣體，儲氣腔4通過氣孔與射流振蕩儲液腔5的上部相通。通過螺桿2螺紋旋進出實現(xiàn)密封環(huán)3軸向移動，調(diào)整儲氣腔4內(nèi)腔容量大小，進而調(diào)整射流振蕩儲液腔5內(nèi)液面的高度，檢測流量時，通過旋轉(zhuǎn)螺桿2使距離傳感器9所檢測到的距離輸出頻率最大為止。

射流振蕩儲液腔5的噴嘴8是非豎直的，距離傳感器9探頭水平并且朝向與噴嘴8輸出的射流振蕩平面相垂直。

本發(fā)明公開的一種小流量射流振蕩流量計的工作原理如圖3所示，射流節(jié)在噴嘴與液面之間經(jīng)過如圖3中的(a)(b)(c)(d)的四種循環(huán)過程往復(fù)擺動，利用噴嘴與液面之間射流節(jié)的擺動頻率與流體速度線性相關(guān)的原理，通過測量射流節(jié)的振蕩頻率可計算得到流體的流速，從而可得流體的流量。

當測量液體時，本發(fā)明的小流量測量的射流振蕩流量計需豎直安裝在測量回路內(nèi)，保持射流振蕩儲液腔5為豎直方向。液體流經(jīng)入口管道7進入射流振蕩儲液腔5內(nèi)，并經(jīng)出口管道1流出流量計，由于射流振蕩儲液腔5與儲氣腔4內(nèi)氣體的存在，射流振蕩儲液腔5內(nèi)會儲有一定高度的液體，此液體的高度可通過儲氣腔4內(nèi)螺桿2的旋進、旋出調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)螺桿2使距離傳感器9所檢測到的距離輸出頻率最大為止。距離傳感器9的距離輸出頻率指的是，在檢測時噴嘴8流出的液體形成振蕩的射流，射流的振蕩平面垂直于噴嘴8傾斜朝向所在的豎直面，距離傳感器9水平布置并與射流的振蕩平面垂直，探測獲得探頭和射流的振蕩平面之間的距離變化，距離變化的頻率最大時認為距離傳感器9所檢測到的距離輸出頻率最大。

接著根據(jù)斯特勞哈爾數(shù)St與射流振蕩頻率f的線性關(guān)系獲得射流的流速v，根據(jù)噴嘴8的尺寸(直徑d)可計算出射流的小流量。

本發(fā)明的實施工作過程如下：

為了正常工作，需保持豎直方向安裝，從上端入口管道7流入，從下端出口管道1流出。

S1：將此射流振蕩流量計的入口圓柱管螺紋活接頭6與出口圓柱管螺紋活接頭11接入待測流量管道中，并確保液體從入口進，從出口出。

S2：接通流體，使液體流入此射流振蕩流量計，待距離傳感器9的輸出信號穩(wěn)定后，旋轉(zhuǎn)螺桿2使距離傳感器9的輸出頻率最大為止。此時射流振蕩儲液腔5內(nèi)自由液面與噴嘴8距離適當，經(jīng)過測量頻率與流量計算得到正確流量數(shù)值。S3：待測量結(jié)束，可關(guān)閉管道。

實施例1：

對于管道直徑為10mm的流量測量，本例采用如圖1所示結(jié)構(gòu)的本發(fā)明小流量測量射流振蕩流量計。以鋁合金作為材料，利用數(shù)控機床加工出射流振蕩儲液腔5和儲氣腔4，其中腔身高40mm，射流振蕩儲液腔5的直徑為12mm，儲氣腔4的直徑為6mm，接入直徑為10mm的入口活接頭6和出口活接頭11，并用密封墊圈密封。噴嘴8加工直徑為0.6mm，豎直傾斜5°。距離傳感器9布置在射流振蕩儲液腔5的外側(cè)中間高度距偏心距離0.3mm位置，并保證距離傳感器9的探頭朝向與噴嘴8的傾斜方向相反。

當用斯特勞哈爾數(shù)St為0.08279的本發(fā)明流量計測量標準流量82.5mm³/s的射流，測得射流振蕩頻率f為40.27Hz。而經(jīng)過以下公式計算得到流量值Q為82.5178mm³/s，與82.5mm³/s接近：

Q＝(πd³f)/(4St)＝82.5178mm³/s。

其中，f表示射流振蕩頻率f，St表示斯特勞哈爾數(shù)。

由實施例可見結(jié)果準確，本發(fā)明具有其突出顯著的技術(shù)效果，測得的流量與標準流量的誤差小、精度高、測量準確、便捷。