可抑制温度漂移的应变靶式流量计的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可抑制温度漂移的应变靶式流量计，由于使用不影响靶杆角位移的隔热件把下部筒体与上部弹性体分隔开来，测量室内高温被测流体通过下部筒体至弹性体的传热路径的热阻大幅提高，使弹性体的温度更接近于周围空气的环境温度，高温被测流体温度波动对贴有应变片的弹性体的影响则被大幅衰减，从而提高了应变靶式流量计抑制温度漂移的能力，可大幅减小该项测量误差；本发明结构简单，在不改变原应变靶式流量计基本结构的情况下，仅附加隔热件就可达到有效抑制应变靶式流量计温度漂移的目的，且附加隔热件后仍可制成即插式仪表，使得平衡液的充注方便，具有较好的应用前景。
【专利说明】可抑制温度漂移的应变靶式流量计
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在自动检测【技术领域】中实现流量检测的仪表，特别是涉及应变靶 式流量计。
【背景技术】
[0002] 在测量高粘度、低雷诺数流体流量时，用户往往选择使用靶式流量计。但使用最多 的应变靶式流量计有两个主要缺点，一是应变片直接贴在弹性体上，容易受到被测流体温 度变化的影响产生温度漂移；二是应变靶式流量计的抗过载能力比较差。关于抗过载能力 比较差的解决方案(非限位法)，将在另一项专利申请中给出，本专利申请只给出解决温度 漂移的方案。若将应变片贴在弹性体上并组成应变电桥，若弹性体不受外力，但其周围温度 发生变化，则应变电桥的输出也要随之变化。此时，应变电桥输出的变化不是由于弹性体受 力产生了应变，而是由于其周围温度变化造成的，因此把它称为温度漂移(或称为热输出）。 对于大多数金属材质的弹性体来说，其周围温度变化100°C时，应变电桥的温度漂移就已经 达到与被测应变相同的数量级，显然这么大的测量误差是不能接受的。因此，实际应用的应 变电桥都要采用各种温度补偿方法，常用的温度补偿方法有桥路补偿法和自补偿法。采用 温度补偿方法后的应变电桥，对于变化范围通常不大的环境温度变化，应变电桥的温度漂 移都能在容许的误差范围之内。但当被测流体温度很高时，由于流体温度波动范围可能很 大，通过各种传热途径传递到弹性体的热量很大，弹性体的温度变化也很大，这就使得采用 温度补偿方法后的应变电桥的温度漂移仍能超出容许的误差范围。通过上述可以发现，只 要提高被测流体至弹性体间各传热路径的热阻，使被测流体温度的波动幅度在弹性体处有 较大的衰减，就可以使应变电桥的温度漂移控制在容许的误差范围之内。
【发明内容】
[0003] 由于上述温度漂移问题可通过提高被测流体至弹性体间传热路径的热阻的方式 来解决，因此，在对应变靶式流量计正常工作没有影响的前提下，研制了一种抗温度漂移的 应变靶式流量计。
[0004] 本发明为解决其技术要求所采用的技术方案如下：如说明书附图所示，研制的流 量计为一种可抑制温度漂移的应变靶式流量计，由测量室和下部连通测量室而上部密封的 筒体两大部分组成，两大部分中的重要部件包括处于测量室中的靶、处于筒体内腔的靶杆、 作为筒体上部的上端密封的弹性体以及贴在弹性体上的应变片。使用不影响靶杆角位移的 隔热件将筒体下部与上部的弹性体分隔为两个互不连通的空间，下部筒体机壳与弹性体连 接处应加装隔热垫圈，该隔热垫圈也可由隔热件下端的延伸部分代替，隔热件有以下几种 组成形式。第一种隔热件由一段波纹管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环 盘外缘与波纹管密封连接，内缘与靶杆密封连接，下端圆环盘内缘与波纹管密封连接，外缘 与筒体密封连接，波纹管及两个圆环盘均由隔热材料制成，其中至少波纹管是由弹性隔热 材料制成的。第二种隔热件由一段圆管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环 盘外缘与圆管密封连接，内缘与靶杆密封连接，下端圆环盘内缘与圆管密封连接，外缘与筒 体密封连接，圆管及两个圆环盘均由隔热材料制成，其中至少圆管是由弹性隔热材料制成 的。第三种隔热件配用了一个隔离件，隔热件安装在隔离件与弹性体之间，隔离件由一段波 纹管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环盘外缘与波纹管密封连接，内缘与 靶杆密封连接，下端圆环盘内缘与波纹管密封连接，外缘与筒体密封连接，波纹管及两个圆 环盘均由金属材料制成，隔热件由一段圆管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端 圆环盘外缘与圆管密封连接，内缘与靶杆密封连接，下端圆环盘内缘与圆管密封连接，外缘 与筒体密封连接，圆管及两个圆环盘均由隔热材料制成，其中至少圆管是由弹性隔热材料 制成的。第一、二种隔热器件中，隔热件与弹性体围成的空间内充有平衡液，第三种隔热器 件中，当被测流体工作压力较高时，在隔热件与弹性体围成的空间内充有平衡液，在隔离件 与隔热件围成的空间内也充有平衡液。此外，靶杆应包裹隔热材料，连接下部筒体及弹性体 的螺栓应外套隔热套管并加装隔热垫片。
[0005] 本发明的有益效果是，由于使用隔热件把下部筒体与上部弹性体分隔开来，测量 室内高温被测流体通过下部筒体至弹性体的传热路径的热阻大幅提高，使弹性体的温度更 接近于周围空气的环境温度，高温被测流体温度波动对弹性体的影响则被大幅衰减，从而 提高了应变靶式流量计抑制温度漂移的能力，可大幅减小该项测量误差。由上述可知，本发 明结构简单，在不改变原应变靶式流量计基本结构的情况下，附加隔热件就可达到有效抑 制应变靶式流量计温度漂移的目的。应变靶式流量计附加隔热件后仍可制成即插式仪表， 故平衡液的充注方便，具有较好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的第一个实施例的结构原理图。
[0007] 图2是本发明的第二个实施例的结构原理图。
[0008] 图3是本发明的第三个实施例的结构原理图。
[0009] 图中1.测量室机壳，2.测量室，3.靶，4.靶杆，5.下部筒体机壳，6.筒体，7.挠性 管弹性体，8.应变片，9.隔热垫圈，10.波纹管隔热件，11.圆管隔热件，12.波纹管隔离件。
【具体实施方式】
[0010] 实施例一 在图1的实施方案中，弹性体采用挠性管7 (也可采用其他形式的弹性体，如扭力管， 但这并不影响各实施方案中的隔热件构造及抑制应变靶式流量计温度漂移的效果，故不对 其一一赘述)，应变片8贴在挠性管7管壁外侧，而波纹管隔热件10由一段波纹管及其上、 下两端的圆环盘组成。在波纹管隔热件10与挠性管7之间形成一个密闭空间，该空间内应 充灌平衡液(如硅油)，以提高波纹管隔热件10的承压能力。波纹管及两个圆环盘均为弹性 隔热材质(如硅橡胶或氟橡胶)，故三者可作为一个部件整体制成。上端圆环盘内缘与靶杆 4密封连接，下端圆环盘外缘与筒体6密封连接。由于波纹管隔热件10的轴向刚度与弯曲 刚度均很小，其上端圆环盘内缘又是与靶杆4的根部密封连接的，靶杆4在此处的水平位移 要远小于在靶3处的水平位移，因此，相对于被测流体对靶杆4的推力，波纹管隔热件10对 靶杆4的反弹力可忽略不计。
[0011] 在图1中可以看到，被测流体至挠性管7的传热途径主要有两条：一是被测流体经 测量室机壳1、下部筒体机壳5、靶杆4对挠性管7的导热过程，二是筒体6腔内的被测流 体对挠性管7的导热过程及对流换热过程。对于第一条传热途径，为防止被测流体热量通 过导热性好的金属材质的下部筒体机壳5、连接螺栓、靶杆4大量传递到贴有应变片8的弹 性体7,本实施方案通过在下部筒体机壳5与挠性管7之间加设隔热垫圈9、在靶杆4外包 裹隔热材料、下部筒体机壳5与挠性管7的连接螺栓配用隔热套管及隔热垫片等措施，大幅 减少了该导热过程传递到挠性管7的热量。对于第二条传热途径，本实施方案通过在筒体 6腔内设置的波纹管隔热件10使得挠性管7与被测流体脱离了直接接触，被测流体至挠性 管7的导热过程及对流换热过程被同时削弱，传递到弹性体的热量因而大幅减少。对于要 求更有效抑制温度漂移的场合，还可采用在测量室机壳1与下部筒体机壳5内表面涂覆隔 热材料，并在测量室机壳1与外接管道连接处加装隔热垫片，以及把该处的连接螺栓与隔 热套管及隔热垫片配用等措施。由于上述简单措施可大幅减少从被测流体至挠性管7的传 热量，故本实施方案可有效抑制应变靶式流量计的温度漂移。
[0012] 实施例二 在图2的实施方案中，可以看出本实施例与图1的实施例一在结构上大体相同，只是使 用的是圆管隔热件11。圆管隔热件11同样以弹性隔热材质(如硅橡胶或氟橡胶)制成，但其 轴向刚度与弯曲刚度比图1中的波纹管隔热件10要大一些，更适用于测量大流量的场合。
[0013] 实施例三 在图3的实施方案中，隔热件需配用一个隔离件，圆管隔热件11 (也可使用波纹管隔热 件)安装在波纹管隔离件12与挠性管7之间，波纹管隔离件12由中间的波纹管及两端的圆 环盘组成，上端圆环盘内缘与靶杆4密封连接，下端圆环盘外缘与筒体6密封连接，波纹管 及圆环盘均由金属材料制成。圆管隔热件11由中间的圆管及两端的圆环盘组成，上端圆环 盘内缘与靶杆4密封连接，下端圆环盘外缘与筒体6密封连接，圆管及圆环盘均由弹性隔热 材料(如硅橡胶或氟橡胶）制成。由于弹性隔热材料有时不宜与某些被测流体直接接触，故 在圆管隔热件11管内一侧加装波纹管隔离件12,使金属材质的波纹管隔离件12与被测流 体直接接触。当被测流体工作压力不大时，可不必使用平衡液，由金属材质的波纹管隔离件 12直接承受被测流体压力即可。当被测流体工作压力较大时，在圆管隔热件11与挠性管 7之间以及圆管隔热件11与波纹管隔离件12之间均应充灌平衡液(如硅油）。在这种情况 下，由平衡液将被测流体压力传递至挠性管7,由挠性管7承压，而圆管隔热件11与波纹管 隔离件12则不承压，对它们的强度要求就很低。
【权利要求】
1. 一种可抑制温度漂移的应变靶式流量计，由测量室（2)和下部连通测量室（2)而上 部密封的筒体（6)两大部分组成，两大部分中的重要部件包括处于测量室（2)中的靶（3)、 处于筒体（6)内腔的靶杆（4)、作为筒体（6)上部的上端密封的弹性体（7)以及贴在弹性体 (7)上的应变片（8)，其特征是：使用不影响靶杆（4)角位移的隔热件（10)将筒体（6)下部 与上部的弹性体（7)分隔为两个互不连通的空间，下部筒体机壳（5)与弹性体（7)连接处应 加装隔热垫圈（9)，该隔热垫圈（9)也可由隔热件（10)下端的延伸部分代替，隔热件（10)由 一段波纹管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环盘外缘与波纹管密封连接， 内缘与靶杆（4)密封连接，下端圆环盘内缘与波纹管密封连接，外缘与筒体（6)密封连接， 波纹管及两个圆环盘均由隔热材料制成，其中至少波纹管是由弹性隔热材料制成的，隔热 件（10)与弹性体（7)围成的空间内充有平衡液。
2. -种可抑制温度漂移的应变靶式流量计，由测量室（2)和下部连通测量室（2)而上 部密封的筒体（6)两大部分组成，两大部分中的重要部件包括处于测量室（2)中的靶（3)、 处于筒体（6)内腔的靶杆（4)、作为筒体（6)上部的上端密封的弹性体（7)以及贴在弹性体 (7)上的应变片（8)，其特征是：使用不影响靶杆（4)角位移的隔热件（11)将筒体（6)下部 与上部的弹性体（7)分隔为两个互不连通的空间，下部筒体机壳（5)与弹性体（7)连接处应 加装隔热垫圈（9)，该隔热垫圈（9)也可由隔热件（11)下端的延伸部分代替，隔热件（11)由 一段圆管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环盘外缘与圆管密封连接，内缘 与靶杆（4)密封连接，下端圆环盘内缘与圆管密封连接，外缘与筒体（6)密封连接，圆管及 两个圆环盘均由隔热材料制成，其中至少圆管是由弹性隔热材料制成的，隔热件（11)与弹 性体（7)围成的空间内充有平衡液。
3. -种可抑制温度漂移的应变靶式流量计，由测量室（2)和下部连通测量室（2)而上 部密封的筒体（6)两大部分组成，两大部分中的重要部件包括处于测量室（2)中的靶（3)、 处于筒体（6)内腔的靶杆（4)、作为筒体（6)上部的上端密封的弹性体（7)以及贴在弹性体 (7)上的应变片（8)，其特征是：使用不影响靶杆（4)角位移的隔热件（11)将筒体（6)下部 与上部的弹性体（7)分隔为两个互不连通的空间，下部筒体机壳（5)与弹性体（7)连接处应 加装隔热垫圈（9)，该隔热垫圈（9)也可由隔热件（11)下端的延伸部分代替，隔热件（11)配 用了一个隔离件（12)，隔热件（11)安装在隔离件（12)与弹性体（7)之间，隔离件（12)由一 段波纹管及在其上、下两端各连接一个圆环盘组成，上端圆环盘外缘与波纹管密封连接，内 缘与靶杆（4)密封连接，下端圆环盘内缘与波纹管密封连接，外缘与筒体（6)密封连接，波 纹管及两个圆环盘均由金属材料制成，隔热件（11)由一段圆管及在其上、下两端各连接一 个圆环盘组成，上端圆环盘外缘与圆管密封连接，内缘与靶杆（4)密封连接，下端圆环盘内 缘与圆管密封连接，外缘与筒体（6)密封连接，圆管及两个圆环盘均由隔热材料制成，其中 至少圆管是由弹性隔热材料制成的。
4. 根据权利要求3所述的可抑制温度漂移的应变靶式流量计，其特征在于，当被测流 体工作压力较高时，在隔热件（11)与弹性体（7)围成的空间内充有平衡液，在隔离件（12) 与隔热件（11)围成的空间内也充有平衡液。
5. 根据权利要求1、2、3所述的可抑制温度漂移的应变靶式流量计，其特征在于，靶杆 (4)应包裹隔热材料，连接下部筒体（5)及弹性体（7)的螺栓应外套隔热套管并加装隔热垫 片。
【文档编号】G01F1/20GK104215280SQ201410521335
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】王可崇 申请人:王可崇