专利名称：无反馈通道的射流流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射流流量计，具体涉及一种无反馈通道的射流振荡器。
背景技术：
随着电子技术的迅速发展，市场需要廉价、稳定性和重复性良好的流量传感器，射 流流量传感器在一定程度上大大满足了市场的要求。近年来，射流流量计正逐步被用作家 用煤气表和家用水表，且应用范围和影响不断扩大，可以预见，射流流量计在民用业上有着 很好的应用前景。然而，国内对射流流量计的研究较少，开展对新型射流流量计的研究特别 是用于对微流量进行测量的微尺度射流流量计的研究具有重要意义。目前的射流流量计多采用带反馈通道的射流流量计，它包括壳体、两个顺流件、两 个反馈通道、信号检测元件及检测电路，射流流量计在壳体内设置两块对称的顺流件，当主 射流从喷嘴射入时，由于附壁效应会任意依附在两个顺流件中的一个，且主射流的一部分 流束进入相应的反馈通道，反馈流体作用于主射流，使之切换并依附另一个顺流件，开始了 另一个反馈循环。如此循环往复产生流体振荡，通过检测电信号频率而获得流体振荡频率， 从而间接得流体的流速与流量。这种射流流量计无机械可动部件，抗干扰能力好，不受外界 环境的影响，在一定的场合具有一定的优势。但是由于采用带反馈通道的结构，在加工制作 和应用领域方面存在不足，主要体现在以下三个方面
(1)带反馈通道的射流流量计有高深宽比要求。射流流量计是在较宽的流体流速范围 内，斯特劳哈数基本恒定，射流流量计中流体的振荡频率与流速呈一定比例来获得流体的 体积流量。对于带反馈通道的射流流量计，当射流喷嘴的深宽比过低时，射流的自由表面面 积减小到不能提供足够动力使流量计中的流体振荡。尤其在微系统中，某些加工材料和加 工工艺并不能满足高深宽比的设计要求，极大的限制了流量计在微系统中的应用领域。(2)不适合用于微系统中检测微流量，对于微系统，带反馈通道的射流流量计内部 的不规则结构相对来说比较复杂，对加工的材料和加工技术要求比较高，不便于加工制造， 以致制造成本比较昂贵。(3)相对于主射流，反馈通道内压力信号的强度比较弱，因为反馈通道内的流体是 主射流的一小部分流束，检测到的信号不明显，容易受到外界干扰，信噪比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无反馈通道的射流流量计，以用于宏观尺度或微观尺 度下的流体流量的测量。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是
无反馈通道的射流流量计，包括从上至下设置的顶盖、射流振荡器和基底。射流振荡器 内设有引流槽、喷嘴和带有ω形固定阻流体的矩形振荡腔；所述的引流槽、喷嘴和矩形振 荡腔相互连通；引流槽通过喷嘴与振荡腔连通，阻流体位于振荡腔内且阻流体的凹面与喷 嘴的开口相对，阻流体的凹面内设置有流体振荡传感器；所述的顶盖开有圆孔形入口和圆孔形出口，入口与引流槽前端连通，出口与振荡腔连通。进一步地说，所述ω形的阻流体包括分流尖、L形第一阻流臂、L形第二阻流臂； 分流尖位于喷嘴的中轴线上且分流尖与喷嘴开口正对；第一阻流臂和第二阻流臂分别位于 分流尖两侧且以喷嘴的中轴线为对称轴呈对称设置；第一阻流臂的一端与分流尖的一侧连 接，第二阻流臂的一端与分流尖的另一侧连接；第一阻流臂与分流尖半包围形成第一振荡 涡室，第二阻流臂与分流尖半包围形成第二振荡涡室；所述的流体振荡传感器分别设置在 第一阻流臂和第二阻流臂内侧壁。更进一步地说，所述入口的中心线、出口的中心线与喷嘴的中轴线处于同一平面 内，入口的直径与引流槽的宽度相等，出口的中心线位于阻流体的后方，出口直径为入口直 径的1. 2 1. 5倍。与现有技术相比，本发明具有的有益效果是
1)本发明射流流量计采用带有ω形固定阻流体的矩形振荡腔，利用在第一振荡涡室 和第二振荡涡室内交替产生的射流漩涡使射流稳定的周期振荡，相比现有技术具有更低的 流量测量下限；
2)本发明射流流量计的流体振荡传感器安装于ω形固定阻流体的阻流臂内侧壁，射 流直接交替作用于第一阻流臂和第二阻流臂，能够在阻流臂内侧壁产生稳定、较强的振荡 信号，具有较好的信噪比；
3)本发明射流流量计结构简单、无可动部件、没有严格的深宽比要求，便于各种尺寸尤 其是微尺寸下的加工和制作，特别适合用于微电子机械(MEMS)系统的微小流量测量。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1中沿A-A线的剖视图。图3是本发明第一种实施例的分解示意图。图4是本发明第二种实施例的分解示意图。图中1.射流振荡器，2.入口，3.引流槽，4.喷嘴，5.阻流体，50.分流尖，51.第一 阻流臂，52.第二阻流臂，53.第一振荡涡室，54.第二振荡涡室，55.流体振荡传感器，6.振 荡腔，7.出口，8.顶盖，9.基底。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，本发明提供一种无反馈通道的射流流量计，它包括
1)射流振荡器1、基底9、顶盖8;射流振荡器1内设有引流槽3、喷嘴4和带有ω形固 定阻流体5的矩形振荡腔6，引流槽3、喷嘴4和矩形振荡腔6相互连通；喷嘴4为渐缩喷 嘴，喷嘴4与引流槽3光滑连接。引流槽3、喷嘴4、阻流体5以及振荡腔6的中轴线重合， 引流槽3、喷嘴4、振荡腔6的深度与阻流体5的高度相同；引流槽3延伸至振荡腔6内，引 流槽3与喷嘴4连通，喷嘴4与振荡腔6连通；阻流体5位于振荡腔6内且阻流体5的凹面 与喷嘴4的开口相对；顶盖8开有圆孔形入口 2和圆孔形出口 7，入口 2与引流槽3前端连 通，出口 7与振荡腔连通；阻流体5与基底9固定连接，射流振荡器1分别与基底9和顶盖8密封连接。2) ω形的阻流体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位于喷嘴4的中轴线上且分流尖50与喷嘴4开口正对；第一阻流臂51和第二阻流臂 52分别位于分流尖50两侧且第一阻流臂51和第二阻流臂52分别与分流尖50相连；第一 阻流臂51与分流尖50半包围形成第一振荡涡室53，第二阻流臂51与分流尖50半包围形 成第二振荡涡室53 ；第一振荡涡室53、第二振荡涡室M以及振荡腔6之间相互连通；第一 阻流臂51和第二阻流臂52内侧壁安装有感测流体振荡频率的流体振荡传感器55。3)入口 2的中心线、出口 7的中心线与喷嘴4的中轴线处于同一平面内，入口 2的 直径与引流槽3的宽度相等，出口 7的中心线位于阻流体5的后方，出口 7直径为入口 2直 径的1. 2 1. 5倍。当测量流体时，本发明无反馈通道的射流流量计安装在待测流体的管路中，流体 经过顶盖8上的入口 2垂直进入射流振荡器1的引流槽3中，然后流体经喷嘴4射入振荡腔 6 ；进入振荡腔6的主射流被分流尖50分为两股射流，两股射流分别进入第一振荡涡室53 和第二振荡涡室Μ，两股射流随后受到L形第一阻流臂51和L形第二阻流臂52的作用分 别在第一振荡涡室53和第二振荡涡室M形成与主射流反向的两股射流；主射流与两股反 向的射流形成对流，对流的不稳定性会引起主射流的轻微偏转，且偏转方向是随机的(假设 主射流首先朝第二阻流臂52方向偏转)，进入第一振荡涡室53的一股射流逐渐减小并且在 分流尖50的作用下在第一振荡涡室53形成逆时针旋转的漩涡，随着漩涡的增大主射流的 偏转逐渐加剧；当主射流偏转至第二阻流臂52末端的凸起时，漩涡同时受到第二阻流臂52 末端的凸起和分流尖50的干扰逐渐消失，这时主射流开始朝相反方向偏转；当主射流反向 偏转返回至分流尖50附近时，在第二振荡涡室M开始形成顺时针旋转漩涡，在漩涡的推动 下主射流继续偏转，逐渐偏转至第一阻流臂51末端的凸起……如此循环往复，主射流在第 一阻流臂51和第二阻流臂52之间来回振荡，第一阻流臂51和第二阻流臂52内侧壁上周期 变化的压力信号被安装在第一阻流臂51和第二阻流臂52内侧壁的流体振荡传感器5ο所 接受，从而得到射流振荡的频率
ο射流振荡的频率/与流量计喷嘴处的流体流速ι呈如下线性关系
其中，Si为斯特劳哈数，d为特征长度(可取喷嘴4的宽度作为特征长度)。设喷嘴4的高度为A，管道流量为Q，则有 Q = k d ν(2)
本发明射流流量计的仪表系数力 K = ^(3)
将⑴和⑵代入⑶得
权利要求
1.无反馈通道的射流流量计，包括从上至下设置的顶盖(8)、射流振荡器(1)和基底 (9)，其特征在于射流振荡器(1)内设有引流槽(3)、喷嘴(4)和带有ω形固定阻流体(5) 的矩形振荡腔(6)；所述的引流槽(3)、喷嘴(4)和矩形振荡腔(6)相互连通；引流槽(3)通 过喷嘴(4)与振荡腔(6)连通，阻流体(5)位于振荡腔(6)内且阻流体(5)的凹面与喷嘴(4) 的开口相对，阻流体(5)的凹面内设置有流体振荡传感器(55);所述的顶盖(8)开有圆孔形 入口(2)和圆孔形出口(7)，入口(2)与引流槽(3)前端连通，出口(7)与振荡腔连通。
2.根据权利要求1所述的无反馈通道的射流流量计，其特征在于所述ω形的阻流体 (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)位于喷嘴(4)的中轴线上且分流尖(50)与喷嘴(4)开口正对； 第一阻流臂(51)和第二阻流臂(52)分别位于分流尖(50)两侧且以喷嘴(4)的中轴线 为对称轴呈对称设置；第一阻流臂(51)的一端与分流尖(50)的一侧连接，第二阻流臂(52) 的一端与分流尖(50)的另一侧连接；第一阻流臂(51)与分流尖(50)半包围形成第一振荡涡室(53)，第二阻流臂(51)与分 流尖(50)半包围形成第二振荡涡室(53)；所述的流体振荡传感器(55)分别设置在第一阻流臂(51)和第二阻流臂(52)内侧壁。
3.根据权利要求1所述的无反馈通道的射流流量计，其特征在于所述入口(2)的中心 线、出口(7)的中心线与喷嘴(4)的中轴线处于同一平面内，入口(2)的直径与引流槽(3)的 宽度相等，出口(7)的中心线位于阻流体(5)的后方，出口(7)直径为入口(2)直径的1. 2 1.5 倍。
全文摘要
本发明公开了一种无反馈通道的射流流量计，包括射流振荡器、基底、顶盖；射流振荡器内设有相互连通的引流槽、喷嘴和带有ω形固定阻流体的振荡腔，引流槽延伸至振荡腔内，喷嘴与引流槽的末端连通，阻流体位于振荡腔内且阻流体的凹面与喷嘴开口相对；顶盖开有圆孔形入口和圆孔形出口，入口与引流槽前端连通，出口与振荡腔连通。本发明射流流量计采用带有ω形固定阻流体的矩形振荡腔，利用在第一振荡涡室和第二振荡涡室内交替产生的射流漩涡使射流稳定的周期振荡，相比现有技术具有更低的流量测量下限，并能够在阻流臂内侧壁产生稳定、较强的振荡信号，具有较好的信噪比。
文档编号G01F1/32GK102128649SQ20111005128
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者梁国伟, 程宁, 谢代梁, 陶姗 申请人:中国计量学院