专利名称：锥管流量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锥管流量计，属于流体流量测控，计量管理领域。
背景技术：
流体在管道中流动，由于流体与管道内表面接触有摩擦力，并且管道内表面对流体有粘滞作用，即边界层效应，所以管道内流体流速不等，管道中心流体速度最大，如图1所示。由能量守恒定理和连续性方程可知，流速与断面面积成反比，由伯努力方程和能量转换定律可知，管道中流体的流速与压力差的平方根成正比，流量与压力差关系如公式qv＝k(2ΔP/ρ)1/2式中qv——测量流量值(m3/h)ΔP——压差(Pa)ρ——在t℃时水的密度(kg/m3)k——常数(无量纲)利用上述公式设计出差压型流量计，即在管道内要测量处设置节流件，产生压力差，进而得到流量值。
传统差压型流量计结构如图2所示，包括管道1′中间设置的节流元件2′、设置在管壁上的取压点3′，以及线路连接取压点3′的差压转换器4′，流体流过节流元件2′产生压差，节流元件2′前后压力分别通过各自取压点3′传出，传出的压力信号经差压转换器4′转变成电信号，传至二次仪表、计算机处理得到流量示值。这种差压型流量计采用管道四周节流的方式，使用孔板作为节流元件。
源于美国McCROMETER公司的V-CONE流量计是一种新型力学差压式流量计，它的结构与传统的孔板设计完全相反，如图3所示，在管道的中心放置一个锥体作为节流元件2′，使流体从管道1′和锥体作为节流元件2′之间形成的环截面通过。锥体与流体流动相作用，重新形成流体的速度剖面如图4所示，并在其出口处建立一个低压区。管道静压与锥体出口处建立的低压之间的差压可以通过两个压力传感取压点测量。一个取压点位于锥体的进口处，另一个取压点位于锥体的出口处，然后这个差压可以通过伯努利方程推算出流量来。
相对于传统差压型流量计，V-CONE有以下优点1.自整流，直管段要求低。
2.耐脏污、自清洁、不易堵、免维护。
3.耐磨损，长期稳定性好。
4.低压损，宽量程。
5.可测湿气。
V-CONE结构图如图5所示，其包含测量管道1′，与测量管道1′通过支撑杆5′连接的圆锥节流件2′，位于管壁上的高压取压点4′和低压取压点3′，其支撑杆5′内设通孔，一端与管壁低压取压点3′无缝连接，另一端与圆锥节流件2′上游端无缝连接，圆锥体节流件2′轴心通孔，低压取压点3′通过支撑杆内通孔、圆锥体轴心通孔与锥尾低压点相连，高压取压点4′于节流件前端管壁取压，引出高压信号，低压取压点3′由节流锥尾低压区取低压，引出低压信号，高、低压信号传至差压转换器转变成电信号，传至二次仪表、计算机处理得到流量示值。
V-CONE缺点在于高压取压点4′设置在管壁，其压力信号增加了不确定性，管内壁表面质量对流体边界层状态影响很大，管壁取压点对流体边界层状态有影响，根据流体静力学和流体动力学原理，以及实际上地球引力的存在，管道内管壁处压强和管道中心处压强不等，对于大口径管道这种情况尤其明显。又由于设计所依据的理论所局限，高压取压点4′靠近圆柱形支撑杆距离不超过60mm，这种布局对压力信号的采取有很大负面影响。流体流经圆柱体非对称支撑管改变局部流场，也影响真实高压信号的采取。V-CONE设计基于理想流体，实际工程中绝大多数都属于紊流运动。由于紊流运动时，质点的运动轨迹极为复杂，流场中各空间位置点的速度、压强等运动参数时刻处在变化之中，各不相同，所以紊流核心速度分布及流体参数更接近于时均值。
实用新型内容本实用新型提供一种锥管流量计，用于流体流量的测控，改变高压取压点的位置，彻底解决高压取压点距离支撑杆过近，信号受干扰的问题，提高了计量精度，通过改变支撑件的数量和布局，使节流和取压更为合理。
为达到上述目的，本实用新型提供一种锥管流量计，其特点在于，包含管壁、支撑管和锥形节流件，以及位于管壁上的高压信号导出口和低压信号导出口；所述的支撑管为同轴双套管结构，包含第一支撑管和第二支撑管，所述的第一支撑管连接高压信号导出口，所述的第二支撑管连接低压信号导出口；所述的第一支撑管和第二支撑管设置内部通孔，在固定圆锥节流件于管壁的同时起了导压的作用；所述的第一支撑管在靠近锥形节流件的一端包含有高压室，在此进行高压取压；所述的锥形节流件连接第二支撑管，内部也设置同第二支撑管的通孔同轴同心连接的内部通孔；所述的锥形节流件在锥尾部分设置有低压室，在此进行低压取压；进一步，在所述的高压室的口部设置高压取压点；在所述的低压室的口部设置低压取压点。
本实用新型中，所述的高压取压点、高压室、通孔和高压信号导出口可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置多个，且各自独立；所述的高压取压点、通孔和高压信号导出口也可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置若干个；该若干通孔通过同一高压室在各相应高压取压点取压；所述的低压取压点、低压室、通孔和低压信号导出口可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置多个，且各自独立；所述的低压取压点、通孔和低压信号导出口也可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置若干个；该若干通孔通过同一低压室在各相应低压取压点取压。
本实用新型还提供一种锥管流量计，其特点在于，包含管壁、支撑管和锥形节流件，以及位于管壁上的高压信号导出口和低压信号导出口；
所述的支撑管包含第一支撑管和第二支撑管，相互独立分布，所述的第一支撑管连接高压信号导出口，所述的第二支撑管连接低压信号导出口；所述的第一支撑管和第二支撑管分别设置内部通孔，在固定圆锥节流件于管壁的同时起了导压的作用；所述的锥形节流件分别连接第一支撑管和第二支撑管，内部分别设置两条通孔与第一支撑管和第二支撑管的通孔连接；所述的锥形节流件在锥头部分设置有高压室，该高压室与第一支撑管的内部通孔连接，在此高压室进行高压取压；所述的锥形节流件在锥尾部分设置有低压室，该低压室与第二支撑管的内部通孔连接，在此低压室进行低压取压；进一步，在所述的高压室的内部设置高压取压点；在所述的低压室的口部设置低压取压点。
本实用新型中，所述的高压取压点、高压室、通孔和高压信号导出口可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置多个，且各自独立；所述的高压取压点、通孔和高压信号导出口也可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置若干个；该若干通孔通过同一高压室在各相应高压取压点取压；所述的低压取压点、低压室、通孔和低压信号导出口可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置多个，且各自独立；所述的低压取压点、通孔和低压信号导出口也可以沿垂直于管壁轴线的同一截面，在管壁圆周上设置若干个；该若干通孔通过同一低压室在各相应低压取压点取压。
本实用新型的一种锥管流量计，其支撑件由于采用内部通孔结构，在固定圆锥节流件于管壁的同时起了导压的作用，导压方式可以是同轴双套管式或高低压支撑件分别独立对称传导式，使得高压取压与低压取压的形式变为相同。
本实用新型所提供的一种锥管流量计，变革了圆锥节流件的结构，改变了高压取压点的位置，减小干扰，使压力信号更具真实性，提高了计量精度，还可以选择改变支撑件和取压点的数量和布局，可以实现同时取多组压差信号，使节流和取压更为合理。
图1为管道流体流速示意图；图2为背景技术中传统差压型流量计结构示意图；图3为背景技术中V-CONE流量计原理示意图；图4为背景技术中V-CONE流量计内部流体速度剖面示意图；图5为背景技术中V-CONE流量计结构示意图；图6a为本实用新型所提供的一种锥体流量计的结构纵向剖面示意图；图6b为本实用新型所提供的一种锥体流量计的结构横向剖面示意图；图7a为本实用新型所提供的一种锥体流量计的结构纵向剖面示意图；图7b为本实用新型所提供的一种锥体流量计的结构横向剖面示意图。
具体实施方式
以下根据图6a、图6b、图7a和图7b说明本实用新型的一种较佳的实施方式；如图6a和图6b所示，为本实用新型提供的一种锥管流量计，其特点在于，包含管壁1、支撑管9、10和锥形节流件3，以及位于管壁1上的高压信号导出口5和低压信号导出口6；所述的支撑管9、10为同轴双套管结构，包含第一支撑管9和第二支撑管10，所述的第一支撑管9连接高压信号导出口5，所述的第二支撑管10连接低压信号导出口6；所述的第一支撑管9和第二支撑管10设置内部通孔11、12，在固定圆锥节流件3于管壁1的同时起了导压的作用；所述的第一支撑管9在靠近锥形节流件3的一端包含有高压室7，在此进行高压取压；所述的锥形节流件3连接第二支撑管10，内部也设置同第二支撑管10的通孔12同轴同心连接的内部通孔；所述的锥形节流件3在锥尾部分设置有低压室4，在此进行低压取压；进一步，在所述的高压室7的口部设置高压取压点2；在所述的低压室4的口部设置低压取压点13。
本实用新型中，高压取压点2、高压室7、通孔11和高压信号导出口5可以沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置多个，且各自独立；所述的高压取压点2、通孔11和高压信号导出口5沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置若干个；该若干通孔11通过同一高压室7在各相应高压取压点2取压；所述的低压取压点13、低压室4、通孔12和低压信号导出口6可以沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置多个，且各自独立；所述的低压取压点13、通孔12和低压信号导出口6沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置若干个；该若干通孔12通过同一低压室4在各相应低压取压点13取压。
如图7a和图7b所示，为本实用新型提供的一种锥管流量计，其特点在于，包含管壁1、支撑管9、10和锥形节流件3，以及位于管壁1上的高压信号导出口5和低压信号导出口6；所述的支撑管9、10包含第一支撑管9和第二支撑管10，相互独立分布，所述的第一支撑管9连接高压信号导出口5，所述的第二支撑管10连接低压信号导出口6；所述的第一支撑管9和第二支撑管10分别设置内部通孔11、12，在固定圆锥节流件3于管壁1的同时起了导压的作用；所述的锥形节流件3分别连接第一支撑管9和第二支撑管10，内部分别设置两条通孔与第一支撑管和第二支撑管的通孔11、12连接；所述的锥形节流件3在锥头部分设置有高压室7，该高压室7与第一支撑管9的内部通孔11连接，在此高压室7进行高压取压；所述的锥形节流件3在锥尾部分设置有低压室4，该低压室4与第二支撑管10的内部通孔12连接，在此低压室4进行低压取压；进一步，在所述的高压室7的内部设置高压取压点2；在所述的低压室4的口部设置低压取压点13。
本实用新型中，高压取压点2、高压室7、通孔11和高压信号导出口5可以沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置多个，且各自独立；
所述的高压取压点2、通孔11和高压信号导出口5沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置若干个；该若干通孔11通过同一高压室7在各相应高压取压点2取压；所述的低压取压点13、低压室4、通孔12和低压信号导出口6可以沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置多个，且各自独立；所述的低压取压点13、通孔12和低压信号导出口6沿垂直于管壁1轴线的同一截面，在管壁1圆周上设置若干个；该若干通孔12通过同一低压室4在各相应低压取压点13取压。
本实施例所提供的一种锥管流量计，其支撑件由于采用内部通孔结构，在固定圆锥节流件于管壁的同时起了导压的作用，使得高压取压与低压取压的形式变为相同，且导压方式高低压支撑件分别独立对称传导式。
本实施例所提供的一种锥管流量计，变革了圆锥节流件的结构，改变了高压取压点的位置，减小干扰，使压力信号更具真实性，提高了计量精度，还可以选择改变支撑件和取压点的数量和布局，可以实现同时取多组压差信号，使节流和取压更为合理。
权利要求1.一种锥管流量计，其特征在于，包含管壁(1)、支撑管(9、10)和锥形节流件(3)，以及位于管壁(1)上的高压信号导出口(5)和低压信号导出口(6)；所述的支撑管(9、10)为同轴双套管，包含第一支撑管(9)和第二支撑管(10)，所述的第一支撑管(9)连接高压信号导出口(5)，所述的第二支撑管(10)连接低压信号导出口(6)；所述的第一支撑管(9)和第二支撑管(10)设置内部通孔(11、12)；所述的第一支撑管(9)在靠近锥形节流件(3)的一端包含有高压室(7)；所述的锥形节流件(3)连接第二支撑管(10)，内部设置与第二支撑管(10)的通孔(12)同轴同心连接的内部通孔；所述的锥形节流件(3)在锥尾部分设置有低压室(4)。
2.如权利要求1所述的锥管流量计，其特征在于，在所述的高压室(7)的口部设置高压取压点(2)；在所述的低压室(4)的口部设置低压取压点(13)。
3.如权利要求2所述的锥管流量计，其特征在于，所述的高压取压点(2)、高压室(7)、通孔(11)和高压信号导出口(5)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；所述的低压取压点(13)、低压室(4)、通孔(12)和低压信号导出口(6)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个。
4.如权利要求2所述的锥管流量计，其特征在于，所述的高压取压点(2)、通孔(11)和高压信号导出口(5)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；该若干通孔(11)通过同一高压室(7)在各相应高压取压点(2)取压；所述的低压取压点(13)、通孔(12)和低压信号导出口(6)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；该若干通孔(12)通过同一低压室(4)在各相应低压取压点(13)取压。
5.一种锥管流量计，其特征在于，包含管壁(1)、支撑管(9、10)和锥形节流件(3)，以及位于管壁(1)上的高压信号导出口(5)和低压信号导出口(6)；所述的支撑管(9、10)包含第一支撑管(9)和第二支撑管(10)，相互独立分布，所述的第一支撑管(9)连接高压信号导出口(5)，所述的第二支撑管(10)连接低压信号导出口(6)；所述的第一支撑管(9)和第二支撑管(10)分别设置内部通孔(11、12)；所述的锥形节流件(3)分别连接第一支撑管(9)和第二支撑管(10)，内部分别设置两条通孔与第一支撑管和第二支撑管的通孔(11、12)连接；所述的锥形节流件(3)在锥头部分设置有高压室(7)，该高压室(7)与第一支撑管(9)的内部通孔(11)连接；所述的锥形节流件(3)在锥尾部分设置有低压室(4)，该低压室(4)与第二支撑管(10)的内部通孔(12)连接。
6.如权利要求5所述的锥管流量计，其特征在于，在所述的高压室(7)的内部设置高压取压点(2)；在所述的低压室(4)的口部设置低压取压点(13)。
7.如权利要求6所述的锥管流量计，其特征在于，所述的高压取压点(2)、高压室(7)、通孔(11)和高压信号导出口(5)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；所述的低压取压点(13)、低压室(4)、通孔(12)和低压信号导出口(6)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个。
8.如权利要求6所述的锥管流量计，其特征在于，所述的高压取压点(2)、通孔(11)和高压信号导出口(5)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；该若干通孔(11)通过同一高压室(7)在各相应高压取压点(2)取压；所述的低压取压点(13)、通孔(12)和低压信号导出口(6)沿垂直于管壁(1)轴线的同一截面，在管壁(1)圆周上设置若干个；该若干通孔(12)通过同一低压室(4)在各相应低压取压点(13)取压。
专利摘要一种锥管流量计，包含管壁、支撑管和锥形节流件，以及位于管壁上的高压信号导出口和低压信号导出口；所述的支撑管包含第一支撑管和第二支撑管，第一支撑管和第二支撑管为同轴双套管结构或者相互独立分布结构，支撑管和锥形节流件都设置内部通孔，并设置高压室和低压室。本实用新型的一种锥管流量计，在锥形节流件上游的管道中心取压，彻底解决高压取压点距离支撑杆过近，信号受干扰的问题，提高了计量精度，可以选择改变支撑件和取压点的数量和布局，使节流和取压更为合理。
文档编号G01F1/34GK2881557SQ20062004003
公开日2007年3月21日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者于向晖, 于光明 申请人:于向晖