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双钝体差动式涡街流量计

基本信息

  • 申请号 CN00121847.6 
  • 公开号 CN1280296A 
  • 申请日 2000/07/25 
  • 公开日 2001/01/17 
  • 申请人 浙江大学  
  • 优先权日期  
  • 发明人 傅新  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 310027浙江省杭州市玉古路20号 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 浙江大学专利代理事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 林怀禹 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

双钝体差动式涡街流量计,在管道内装有截面为非流线型柱体的前后钝体,在后钝体侧面对称位置或与管道轴线和后钝体轴线构成的平面等距离位置上,分别装有传感器,两传感器分别通过线路与二次仪表连接。
流体在流经前钝体时形成的涡街,通过后钝体时被强化,振幅增大,两传感器分别测到频率相同、振幅相近、相位差180°的流体振动和共模干扰信号,在二次仪表中进行差动处理和换算,流体振动信号被加强,共模干扰信号被抑制,并获得流理信息。
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权利要求书

1.双钝体差动式涡街流量计,它包括管道、钝体、传感器、二次仪表, 其特征在于:在管道[1]内装有垂直于管道轴线,其横截面为非流线型柱体的前 钝体[2]和后钝体[3],在后钝体[3]侧面对称位置或与管道[1]轴线和后钝体[3]轴 线构成的平面等距离位置上,分别装有传感器[4]和传感器[5],两传感器[4]、[5] 构成一个差动式传感器,两传感器[4]、[5]分别通过线路[8]与管道[1]外的二次 仪表[6]连接。
2.根据权利要求1所述的双钝体差动式涡街流量计,其特征在于:传感 器[4]和传感器[5]为压电式或电容式传感器。
3.根据权利要求1所述的双钝体差动式涡街流量计,其特征在于:非流 线型柱体的前钝体[2]和后钝体[3]其横截面为 形或 形或 形或 形。
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说明书

本发明涉及测量流体流量的装置,是一种双钝体差动式涡街流量计。
流体流经非流线型钝体时,在钝体的两侧会形成卡门涡街,伴随旋涡的交 替脱落,在钝体的周围和下游会引发流体振动。
在一定的流速范围内,流体振 动的频率与流体的流速成正比。
利用这原理研制的涡街流量计在国内外已经 得到较广泛的应用。
现有涡街流量计的主要特征是在流道内安装一个钝体,在钝体内或钝体下 游安装一个传感器,利用二次仪表对传感器检测到的旋涡脱落或流体振动信号 进行处理,并按仪表系数折算成流体流量。
现有涡街流量计存在两大问题:1、 可测量的流量下限较高。
涡街流量计要求在其测量范围内,旋涡的脱落频率与 流体的流速成正比,而旋涡脱落的频率与斯特罗哈数(Strouhal Number)有关, 即:f=St×v÷d,(f为旋涡脱落频率,St为斯特罗哈数,v为被测量流体的流 速,d为流道的水力学直径),研究表明:只有当雷诺数在某一范围内时,斯特 罗哈数才为常数,此时旋涡脱落频率与被测流体的流速成正比,钝体绕流的这 一特性限制了涡街流量计的测量范围。
2、抗干扰性能差。
由于涡街流量计是 利用旋涡引起的流体振动来测量流体的流量,而被测量系统中的脉动流、紊流、 水击、气穴等,以及周围环境中的振动与噪音源也会引起被测量系统中流体的 振动,它们将对旋涡引起的流体振动产生干扰,并明显地影响测量的准确性。
由于这种干扰发生在流体振动源上,在二次仪表中很难将其去掉。
本发明的目的是:提供一种测量的流量下限较低的,抗干扰性能高的双钝 体差动式涡街流量计。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:它包括管道、钝体、传感 器、二次仪表,其特征在于:在管道内装有垂直于管道轴线,其横截面为非流 线型柱体的前钝体和后钝体,在后钝体侧面对称位置或与管道轴线和后钝全轴 线构成的平面等距离位置上,分别装有传感器和传感器,两传感器构成一个差 动式传感器,两传感器分别通过线路与管道外的二次仪表连接。
附图说明: 图1是本发明的结构框图; 图2是本发明的结构原理图; 图3是本发明的各种钝体横截面图。
下面结合附图,对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示,本发明的管道1两侧通过连接件与待测系统的管路连 接,前钝体2和后钝体3垂直于管道轴线安装在管道1内,在后钝体3侧面对 称位置或与管道1轴线和后钝体3轴线构成的平面等距离位置上,分别装有传 感器4和传感器5,线路8用于连接传感器4和传感器5与二次仪表6,接线 管7用于安装连接传感器4和传感器5与二次仪表6的线路8。
两传感器为压 电式或电容式传感器。
如图3所示,本发明的前钝体2和后钝体3为非流线型柱体金属钝体,其 横截面为 形如图3(a)所示,或 形如图3(b)所示,或 形如图3(c)所示, 或 形如图3(d)所示。
本发明的工作过程如下:将双钝体差动式涡街流量计安装在待测系统的管 路中,流体在流经前钝体2时形成涡街,涡街在通过后钝体3时被强化,流体 振动的振幅增大。
传感器4和传感器5分别测量到频率相同、振幅相近、相位 相差180°的流体振动信号和共模干扰信号,对传感器4和传感器5测得的信 号进行差动处理,流体振动信号被加强,共模干扰信号被抑制。
将差动信号在 二次仪表6中实现振动信号的处理、振动频率的计数、振动频率与流量的换算、 流量的显示等功能。
本发明与现有技术相比具有的有益的效果是: 1、利用优化的双钝体组合结构可以引发旋涡重叠现象,使流体振动增强。
在雷诺数相同的情况下,与振动频率成线性对应关系的流体的流理下限下降2- 4倍,按此原理设计的双钝体差动式涡街流量计的测量范围可比现有涡街流量 计明显扩大。
2、由旋涡运动引起的流体振动,在与流道轴线和钝体轴线构成的平面等 距离的点上,具有频率相同、强度相近、相位相差180°的特点,利用差动式 传感器提取差动信号和抑制共模信号的方法,可使双钝体差动式涡街流量计的 抗干扰性能比现有涡街流量计明显提高。
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