專利名稱：一種新型渦街流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
渦街流量計(jì)是流量測(cè)量領(lǐng)域中比較先進(jìn)的一種流量計(jì)。它具有靈敏度高，適用范圍寬，工作穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。渦街流量計(jì)是一種利用卡曼(Karman)渦街原理測(cè)量流體流速、流量的儀器。當(dāng)在流體中，垂直于流動(dòng)方向插入一根非流線形的阻力體時(shí)，流經(jīng)阻力體兩側(cè)的流體，便交替地產(chǎn)生一系列的旋渦，稱為卡曼渦街。此阻力體稱為旋渦發(fā)生體。穩(wěn)定狀態(tài)下，產(chǎn)生旋渦的頻率f與流體的流速V成正比。
f＝St· (V)/(d)式中V為流體流速，d為旋渦發(fā)生體的特征寬度，St為史特勞哈爾系數(shù)，在一定的雷諾數(shù)范圍(5×103～5×105)內(nèi)，St為常數(shù)。卡曼渦街對(duì)旋渦發(fā)生體產(chǎn)生交替的旋渦升力，此交變力經(jīng)旋渦發(fā)生體傳遞，可由裝在旋渦發(fā)生體內(nèi)部的壓電元件測(cè)出，轉(zhuǎn)換為頻率與交變力的頻率即旋渦頻率f成正比的電信號(hào)，此電信號(hào)的頻率即可反映流體的流速或流量。但由于一般的渦街流量計(jì)的壓電元件，裝在旋發(fā)生體內(nèi)，故在流體流動(dòng)過程中，管道的振動(dòng)可以通過旋渦發(fā)生體傳遞到壓電元件上，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。已有技術(shù)常在結(jié)構(gòu)上使內(nèi)裝壓電元件的旋渦發(fā)生體不與表體直接接觸，而保持一定的間隙。為此，對(duì)旋渦發(fā)生體的固定，已有技術(shù)采用了簡(jiǎn)支梁和懸臂梁兩種結(jié)構(gòu)。在簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)中，旋渦發(fā)生體的上端以壓板固定在表體上部，旋渦發(fā)生體的下端與表體管道下端面保持一定的間隙，并以球面螺釘支承。在懸臂梁結(jié)構(gòu)中，旋渦發(fā)生體的上端以壓板固定在表體上部，旋渦發(fā)生體的下端與管道下端面保持一個(gè)小于0.06mm的間隙。中國(guó)專利CN86101855提供了一種簡(jiǎn)支梁固定的渦街流量計(jì)。西德E＋H公司生產(chǎn)的渦街流量計(jì)采用懸臂梁結(jié)構(gòu)。這兩類型的渦街流量計(jì)由于旋渦發(fā)生體的下端與管道內(nèi)表面之間存在著微小間隙，易被流體中所含的雜質(zhì)堵塞，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，同時(shí)對(duì)儀表另件的加工尺寸以及公差配合有很嚴(yán)格的要求，增大了生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本。
本實(shí)用新型的目的是提供一種旋渦發(fā)生體與管道之間完全消除間隙，從而消除雜質(zhì)堵塞對(duì)測(cè)量精度影響的渦街流量計(jì)。
本實(shí)用新型由表體1、旋渦發(fā)生體2以及壓電感測(cè)器3組成。

圖1為其組成圖。表體1和旋渦發(fā)生體2用耐腐蝕材料制成一體化的部件，可以用金屬材料，也可以用非金屬材料，也可以分別制作，然后用焊接、粘接、機(jī)械連接等方式連成一體。4為內(nèi)壁光滑的孔道，被測(cè)流體由孔道4流過。旋渦發(fā)生體2位于孔道4的正中部位，與孔道4的縱軸線即流體的流動(dòng)方向垂直。旋渦發(fā)生體2為非流線型體，其截面可以制成三角形、梯形、矩形、六角形以及其他非流線形狀。表體1的上端有一安裝座5，安裝座5的中心有一園孔6，用以安裝壓電感測(cè)器3，見圖2。壓電感測(cè)器3是一個(gè)內(nèi)部封裝壓電元件的小園柱體7，圖3為其外形圖。小園柱體7的中部為園凸盤8，下面為插入流體的傳感部9，傳感部9的截面為流線形，也可以制成矩形。壓電感測(cè)器3安裝在安裝座5上，小園柱體7插入園孔6中，11為密封墊圈，12為壓板，13為緊固螺釘，10為小園柱體7與園孔6之間的間隙，見圖1所示。小園柱體7插入流體的深度為0.15D～1D，D為孔道4的內(nèi)徑。小園柱體7安裝在距旋渦發(fā)生體2的迎流面0.5d～5d的下游處，d為旋渦發(fā)生體2的特征寬度。
流體流經(jīng)孔道4，首先在旋渦發(fā)生體2兩側(cè)產(chǎn)生一系列的旋渦，然后旋渦流經(jīng)壓電感測(cè)器3的傳感部9，旋渦作用在傳感部9上的交變力即經(jīng)傳感部9傳遞至封裝在壓電感測(cè)器3內(nèi)部的壓電元件上，壓電元件即產(chǎn)生一定頻率的電信號(hào)，經(jīng)放大后由指示器指示出來，或者輸送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
本實(shí)用新型所提供的渦街流量計(jì)，由于旋渦發(fā)生體與表體為一體化的部件，旋渦發(fā)生體2的下端與孔道4下端的表面之間完全沒有間隙，因此完全消除了因雜質(zhì)堵塞間隙而對(duì)測(cè)量精度帶來的影響，同時(shí)也降低了對(duì)加工尺寸及公差配合的要求，從而降低生產(chǎn)成本。而且，由于旋渦發(fā)生體2與壓電感測(cè)器在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)分離并位于旋渦發(fā)生體的下游，故旋渦發(fā)生體2所受到的振動(dòng)等干擾因素的影響，也不會(huì)傳遞到壓電感測(cè)器3上。
本實(shí)用新型已經(jīng)由申請(qǐng)人實(shí)施成功，一體化的表體和旋渦發(fā)生體用酚醛玻璃鋼壓制，制成孔道內(nèi)徑為φ25、φ40、φ50、φ80、φ100mm五種規(guī)格的流量計(jì)，進(jìn)行了氣體和液體等腐蝕性介質(zhì)的流量測(cè)量試驗(yàn)，測(cè)量精度達(dá)到±0.5～±1.5％。下面以孔道內(nèi)徑φ50mm的流量計(jì)為例，說明其實(shí)施例表體內(nèi)直徑50mm，外徑70mm，長(zhǎng)度130mm；旋渦發(fā)生體截面為三角形，特征寬度13.5mm；壓電感測(cè)器安裝在距旋渦發(fā)生體21mm的下游處，插入流體部份的截面為矩形，長(zhǎng)12mm，寬3mm，插入深度17mm；流速范圍為，液體0.5～5米／秒，氣體6～35米／秒；制造成本僅為200元，比不銹鋼材料制成的流量計(jì)的成本低很多，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
權(quán)利要求1.一種渦街流量計(jì)，由表體1、旋渦發(fā)生體2和壓電感測(cè)器3組成，其特征在于表體1和旋渦發(fā)生體2制成一體化部件，壓電感測(cè)器3安裝在距旋渦發(fā)生體2迎流面0.5d～1.5d的下游處(d為旋渦發(fā)生體的特征寬度)，壓電感測(cè)器3插入流體的深度為0.5D～1D(D為孔道內(nèi)徑)。
2.按照權(quán)利要求要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于壓電感測(cè)器3的插入流體部份的截面為流線形。
3.按照權(quán)利要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于壓電感測(cè)器3的插入流體部份的截面為矩形。
4.按照權(quán)利要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于一體化的表體1和旋渦發(fā)生體2由酚醛玻璃鋼制成。
5.按照權(quán)利要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于旋渦發(fā)生體2以焊接方式與表體1連接。
6.按照權(quán)利要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于旋渦發(fā)生體2以粘接方式與表體1連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的渦街流量計(jì)，其特征在于旋渦發(fā)生體2以緊固螺釘與表體1連接。
專利摘要渦街流量計(jì)是流量測(cè)量中比較先進(jìn)的一種流量計(jì)，具有靈敏度高、適用范圍寬、工作穩(wěn)定、精度高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型由表體、旋渦發(fā)生體和壓電感測(cè)器組成。表體和旋渦發(fā)生體由耐腐蝕材料制成一體化部件，壓電感測(cè)器安裝在距旋渦發(fā)生體一定距離的下游處。旋渦發(fā)生體下端與表體內(nèi)孔道之間沒有間隙，因此完全消除了由于雜質(zhì)堵塞間隙而對(duì)測(cè)量精度所產(chǎn)生的影響。同時(shí)也降低了對(duì)零件加工精度及公差配合的要求，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01F1/32GK2107641SQ9123028
公開日1992年6月17日 申請(qǐng)日期1991年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月28日
發(fā)明者劉桂芳, 姜仲霞, 蔡孝國(guó), 劉玉萍 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所