专利名称：流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够检测流体流量的流量计。
背景技术：
流量计已经得到广泛应用，其中流速传感器布置在例如气体的流体流动通道(管道)中以便利用流速传感器测量流经该流动通道的气体的流量。
该流量计例如包括用于整流(rectifying)及感应气体的检测部分，用于处理来自检测部分的信号的信号处理部分，和显示部分。微型流量传感器连接到检测部分的流动通道的内壁表面上，其用作流速传感器。所述信号处理部分根据由流量传感器提供的检测信号计算累积流量和瞬时流量，其中所获得的结果显示在显示部分上。
在该配置中，多个金属丝网以固定间隔布置在流速传感器的上游侧，所述金属丝网起到整流元件的作用以抑制流经流动通道的所述气体中不均匀的流动扰动。例如，待审查的日本专利公开文献No.2004-93170公开了一种结构，其中细金属丝网布置在流速传感器的最上游位置，并且多个具有逐渐增大的网孔尺寸的其它金属丝网布置为最细的网而位于下游侧，而所述网以预定距离彼此隔开。
然而，待审查的日本专利公开文献No.2004-93170中所公开的技术内容需要多个隔离物和金属丝网分别在流体流动方向上沿着流动通道的内壁表面交替安装。因此，装配操作非常复杂。另外，在本发明所涉及的工业领域中，正在试图提高整流效果。
发明内容
本发明的总体目标是提供一种流量计，其中多个网元件和隔离物整合到一模块中，从而可以更加便利地进行装配操作。
本发明的主要目标是提供一种流量计，其中可以实现整流效果的进一步提高。
根据本发明，使用了多个网元件，所述网元件具有包括多个小孔的相同结构，所述小孔同心布置并且围绕小基准孔的中心沿圆周方向以相等的角度彼此隔开。另外，网元件连续布置，其中，在彼此邻接的一个网元件和另一个网元件之间沿圆周方向设有相角差。
因此，根据本发明，在一个网元件的圆形小孔和与其成叠置关系的另一个网元件的圆形小孔之间具有重叠部分。与根据常规方法制造的的网孔为格子形(正方形或矩形)的未示出的网元件相比，使压力流体穿过重叠部分的通道面积减少以便起到节流作用。因此，可以实现整流效果的改进。
另外，根据本发明，构造一模块，其包括形成有多个圆形小孔的网元件和环形隔离物，其中，所述网元件和隔离物沿轴向方向交替堆叠。因此，可以方便地进行模块装配。
当结合附图考虑时，本发明的上述及其他目标、特征和优点通过下面的描述将变得更加明显，在附图中以示例性实例的方式显示了本
图1为分解透视图，其显示了根据本发明实施例的流量计；图2为沿轴向剖开的纵向剖视图，其显示了图1中所示的流量计；图3为分解透视图，其显示了流速传感器由夹紧元件固定到图1所示流量计的主体支持面上的状态；图4为分解透视图，其显示了图1中所示流量计的整流模块；图5为平面图，其显示了组成图1所示流量计的整流模块的网元件；图6为平面图，其显示了形成在图1所示流量计的一个邻接网元件中的小孔布置；
图7为平面图，其显示了形成在图1所示流量计的另一个邻接网元件中的小孔布置；和图8为平面图，其显示了形成在图1所示流量计的一个网元件中的小孔和形成在另一个网元件中的小孔之间的相角差。
具体实施例方式
参考图1，参考数字10表示根据本发明实施例的流量计。
所述流量计10包括由树脂制成的主体14，其大体上为长方体形并且包括沿轴向方向从一个端面向另一个端面贯穿的、具有圆形截面的流动通道12(参见图2)，待测流体从其中流过。设置长方体形壳体20，其通过矩形孔18与形成在主体14上的爪件16接合而整体装配到主体14的上部。在该配置中，主体14和壳体20作为主体部分。
流量计10还包括检测部分26，其包括面向流动通道12的流速传感器24并且圆形开口22的支持面(支持部分)形成在主体14上；控制单元28，其设置在壳体20中并且根据由流速传感器24输出的检测信号计算例如累积流量或瞬时流量；显示部分32，其具有设置在壳体20上部的显示板30并且例如显示由控制单元28计算的累积流量；以及操作部分36，其包括布置在壳体20顶面上的多个开关34。
作为入口的圆柱形第一孔40形成在主体14的一端，第一接头部分38a插入到所述圆柱形第一孔中。第一接头部分38a由大体上U形的弯曲接头紧固夹具42保持在主体14中。
如图2中所示，第一接头部分38a包括由圆柱形金属元件构成的接头主体44；安装在设置于接头主体44一端的开口内的松脱衬套46；具有用于紧固树脂制管件48的爪件的卡紧元件50，所述管件48将被插入到接头主体44的孔中；布置在卡紧元件50外径侧面上的筒夹52和导引元件54；以及密封件56，所述密封件通过包围插入到接头主体44孔中的管件48的外圆周表面而实现密封。
直径减小的孔58(参见图2)形成在主体14的流动通道12中，其与第一孔40邻接并且与第一孔40相比具有略微减小的直径。整流模块60布置在直径减小的孔58内部，所述整流模块用于避免流速中的干扰并且使流速分布均匀化。
如图4和5中所示，整流模块60包括网元件64和隔离物66。所述网元件64包括多个圆形小孔62，其以网孔形式钻出。所述隔离物66由外径与网元件64相同的环形元件构成。网元件64和隔离物66沿轴向方向以彼此抵靠的关系交替相连，从而形成圆柱形元件并且它们利用热扩散结合整体连接在一起成为组件。
即，多个网元件64和隔离物66利用未示出的摩擦压力接触装置交替布置。在这种情况下，网元件64和隔离物66相对旋转以使它们的接触表面加热加压从而利用它们各自的连接表面之间产生的扩散现象整体地连接成堆叠元件。
多个网元件64中的每一个分别具有相同的形状。如图6中所示，六个小孔62a至62f沿圆周方向分别以60度的分离角度围绕作为基准圆的小孔62x的中心同心布置。对于邻接的小孔62a至62f来说，该关系持续保持，其中小孔62在网元件64的大体整个表面上形成(参见图8)。
在一个网元件64a和另一个邻接的网元件64b之间沿圆周方向具有90度的相角差，并且隔离物66插入它们之间。所有邻接的网元件64都具有这种相角差。在网元件64a和另一个邻接的网元件64b之间沿顺时针或逆时针的圆周方向可具有90度的相角差。
下面将给出与本发明工作原理相关的解释，以便于全面理解。例如，在图6中显示了一个网元件64a的小孔62a至62f的布置，并且图7中显示了另一个网元件64b的小孔62a至62f的布置。如对比图6和7所清楚理解的那样，该布置具有90度的相角差。图8显示了处于叠置状态的一个网元件64a的小孔62a至62f(参见实线)和另一个网元件64b的小孔62a至62f(参见双点划线)，它们布置为具有如上所述的90度的相角差。如图8所示，一个堆叠的网元件64a的圆形小孔62a至62f和另一个堆叠的网元件64b的圆形小孔62a至62f之间的重叠部分(两个具有相同直径的圆圈相交的重合部分)形成大体上凸透镜形状，其中厚度在圆弧中心处最大并且朝两个圆圈交点的方向逐渐变薄(如图8中实线和双点划线所显示的)。
因此，在本发明的实施例中，与例如根据常规方法制造的网孔为格子形状(正方形或矩形)的未示出的网元件相比，由使压力流体通过的网元件的网孔形成的通路面积减小。在流经重叠部分的压力流体上施加有节流作用，所述重叠部分大体上为上述的凸透镜形状。因此，可以实现提高的整流效果。
如上所述，多个网元件64和隔离物66彼此整体地连接以便制成圆柱形状，其中一个网元件64a的网孔方向相对于设置为与其邻接的另一个网元件64b沿圆周方向旋转90度。因此，整流作用的效果可以进一步增强。
另外，网元件64的各自的小孔62为圆形的。因此，可以利用例如蚀刻(光蚀)很容易地进行制造，使得与根据常规方法制造的、网孔为矩形或格子形状的未示出的网元件相比，其生产成本得到降低。即，如果由多个矩形和格子形状的小孔构成的网元件通过蚀刻(光蚀)制造的话，将很难形成这种格子的边角形状。然而，当小孔62为本发明实施例中的圆形时，可以利用蚀刻很容易地进行制造。将其中具有通过蚀刻所形成的小孔62的多个网元件64随后利用电火花线切割加工工艺切割成圆形，并且网元件64分隔为组件，所述每个组件都具有适当数量的堆叠元件。因此，制得单个的整流模块60。
O形圈68a插入到第一接头部分38a和整流模块60之间。另一个O形圈68b安装在形成于第一接头部分38a端部的环形槽中。
圆柱形第二孔70形成于主体14的另一端，作为出口的第二接头部分38b插入其中。第二接头部分38b具有与第一接头部分38a相同的形状，并且通过具有大体上U形弯曲形状的接头紧固夹具42保持在主体14中。
O形圈68c安装在位于第二接头部分38b端部的环形槽中。垫片71和单个网元件64插入到形成流动通道12的主体14的环形台阶和第二接头部分38b的端部之间。
与流体通道12连通的圆形开口22形成在主体14的上部。利用开口22作为支持面的流速传感器24通过夹紧元件72的辅助安装于开口22中。密封所述支持面的O形圈68d安装于开口22中。
如图3中所示，夹紧元件72包括具有圆形保持孔74的板部分72a和一对支腿72b、72c。所述保持孔74通过与流速传感器24的环形凸起24a相接合而将其保持其中，所述一对支腿72b和72c形成在板部分72a的两侧并且沿垂直于板部分72a的方向弯曲。所述板部分72a和成对支腿72b、72c例如由诸如不锈钢的金属材料整体制成。流速传感器24构造为模块，其包括流量传感器元件和多个电连接在其上的引线脚76。
在该配置中，如图3所示，在板部分72a中形成有平行于轴线的第一和第二直线形阶梯部分78a、78b。因此，可以应用弹簧特性，其作为使成对支腿72b、72c彼此靠近的作用力。穿过成对支腿72b、72c分别形成由具有矩形截面的孔组成的紧固部分80。紧固部分80与形成在主体14的凹槽82内壁上的件爪84相接合。因此，流速传感器24可以通过夹紧元件72方便地夹持。
例如，O形圈68d安装在圆形开口22的支持面上，流速传感器24随后以多个引线脚76朝上的状态放置到该支持面上。夹紧元件72的支腿72b、72c从主体14的上部插入到主体14的凹槽82中。在这种情况下，在主体14的凹槽82内壁上扩张的成对紧固爪件84使成对支腿72b、72c撑开从而跨于其上。随后，紧固爪件84与支腿72b、72c的紧固部分80相接合。另外，板部分72a的保持孔74与流速传感器24的环形凸起24a相接合。因此，流速传感器24在被定位在预定位置上的同时固定到主体14上。
如上所述，在本发明实施例中，使用了具有简单结构的夹紧元件72，其包括大体上平板形状的板部分72a和位于所述板部分72a两侧上的成对弯曲支腿72b、72c。因此，流速传感器24可以方便地固定到主体14的支持面上。因此，装配操作可以简化。
包括电连接到多个引线脚76的电路板86在内的电路板单元88布置在流速传感器24上方。电路板单元88起到控制单元CONT的作用。电路板单元88可以设置有例如未示出的微计算机芯片；未示出的运算部件，其根据由流速传感器24提供的检测信号计算待测流体的流量；未示出的存储器，其预先存储运算部件根据与待测流体类型相对应的流量特征执行校正时所用的校正系数；以及输出终端部分90，其输出由流速传感器24提供的检测信号作为流量数据。作为显示部分32的LED隔离物92和LED壳体94搭载于电路板单元的顶面上。
根据本发明实施例的流量计10基本上构造为如上所述那样。接下来，将解释其操作、功能及效果。
操作部分36的预定开关34被压下以选择和设定待测流体。待测流体从入口侧(第一接头部分38a的一侧)被引入入流动通道12。待测流体由整流模块60整流，所述整流模块由多个网元件64和隔离物66整体构造而成。
在该配置中，包括多个同心小孔62的网元件64和环形隔离物66被堆叠。所述多个网元件64和隔离物66利用热扩散结合彼此整体地连接为圆柱形状，并且呈现一个网元件64a的网孔方向相对于设置为与其邻接的另一个网元件64b沿圆周方向旋转90度的状态。
由整流模块60整流的待测流体具有被流速传感器24检测的流速。所获检测信号通过流速传感器24的引线脚76提供给电路板单元88。检测信号作为流速数据在进行预定的信号变换和信号放大之后从输出终端部分90输出到诸如未示出的控制器的外部控制机构。
其流速被流速传感器24检测的待测流体穿过单个网元件64的小孔62。随后，待测流体经连接至流动通道12的出口(在第二接头部分38b一侧)的管件48提供给未示出的外部装置。
在根据本发明实施例的流量计10中，网元件64的小孔62a至62f围绕作为基准圆的小孔62x的中心同心布置并且沿圆周方向以60度角隔开。然而，隔开角度不限于60度。如果小孔数目增加的话，例如，当设置有8个小孔时，那么隔开角度将为45度。如果设置10个小孔的话，隔开角度将为36度。如果设置12个小孔的话，隔开角度将为30度。另外，一个网元件64a的小孔62a至62f和另一个网元件64b的小孔62a至62f之间的相差不限于90度。相差角度可以根据所用小孔的数目适当地选定。相差角度应该适当地设定以便大于隔开角度。
更具体地，在本发明实施例中，在彼此邻接的一个网元件64a和另一个网元件64b之间沿圆周方向设置适当的相差。与未示出的具有格子形(正方形或矩形)网孔的常规方法制成的网元件相比，所述多个圆形小孔62a至62f同心布置，同时围绕作为基准圆的小孔62x的中心沿圆周方向以相等的角度隔开。所述网孔形状包括由大体上凸透镜形状组成的重叠部分以便减小其通路面积，压力流体(待测流体)穿过所述网孔形状。在穿过重叠部分的压力流体上施加节流作用。另外，所述多个圆形小孔62a至62f沿圆周方向以相等角度彼此隔开，并且同心布置以便保留允许穿过小孔62a至62f的压力流体的各向同性的性质。因此，可以实现进一步提高的整流效果。
如上所述，在本发明实施例中，压力流体穿过一个网元件64a的圆形小孔62a至62f与另一个网元件64b的圆形小孔62a至62f之间的重叠部分，所述网元件沿轴向方向彼此邻接布置。因此，可以施加节流作用以对压力流体的流量进行节流。另外，各向同性的性质应用于穿过多个网元件64的压力流体，所述网元件根据多个小孔62a至62f之间适当的相关布置而堆叠。因此，不均匀流动以及流经流动通道12的压力流体中的干扰可以得到抑制。同常规方法相比，其整流效果可以显著提高。
另外，在本发明实施例中，整流模块60是通过沿轴向方向交替堆叠多个网元件64及多个环形隔离物66而构造的，每个网元件都具有多个圆形小孔62a至62f。因此，整流模块60相对于主体14中的流动通道12的装配操作可以很容易地进行。
虽然已经显示并详细描述了本发明的特定优选实施例，但是应当清楚在不脱离所附权利要求范围的情况下可以进行各种改变和变型。
权利要求
1.一种流量计，其包括主体部分和流速传感器(24)，所述主体部分内部形成有使待测流体通过的流动通道(12)，并且所述流速传感器固定到面向所述流动通道(12)的支持面上以检测流经所述流动通道(12)的所述待测流体的流速，所述流量计还包括设置在布置有所述流速传感器(24)的所述流动通道(12)的上游侧的整流装置；其中，所述整流装置包括整流模块(60)，其包括多个形成有多个圆形小孔(62)的网元件(64)和环形隔离物(66)，所述多个网元件(64)和所述多个隔离物(66)沿轴向方向交替堆叠并且整体地彼此连接，并且其中，所述网元件(64)具有相同的结构，其中所述多个小孔(62a-62f)为同心的并且围绕基准小孔(62x)的中心以连续的关系沿圆周方向以相等的角度彼此隔开，并且其中，在沿所述轴向方向彼此邻接的一个网元件(64a)和另一个网元件(64b)之间沿所述圆周方向具有相角差，使得在所述一个网元件(64a)的所述圆形小孔(62a-62f)与沿所述轴向方向与其对应的另一个网元件(64b)的所述圆形小孔(62a-62f)之间具有重叠部分。
2.如权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述整流模块(60)包括圆柱形元件，在所述圆柱形元件中，所述多个网元件(64)和所述隔离物(66)通过热扩散结合彼此连接。
3.如权利要求1所述的流量计，还包括用于固定所述流速传感器(24)到面向所述流动通道(12)的所述支持面上的夹紧元件(72)，其中所述夹紧元件(72)包括大体上平板形的板部分(72a)和一对位于所述板部分(72a)两侧上并沿大体垂直于所述板部分(72a)的方向弯曲的支腿(72b，72c)。
4.如权利要求2所述的流量计，还包括用于固定所述流速传感器(24)到面向所述流动通道(12)的所述支持面上的夹紧元件(72)，其中，所述夹紧元件(72)包括大体上平板形的板部分(72a)和一对位于所述板部分(72a)两侧上并沿大体垂直于所述板部分(72a)的方向弯曲的支腿(72b，72c)。
5.如权利要求3所述的流量计，其特征在于，用于保持所述流速传感器(24)的保持孔(74)形成在所述板部分(72a)上。
6.如权利要求3所述的流量计，其特征在于，所述板部分(72a)包括第一直线形阶梯部分(78a)和第二直线形阶梯形部分(78b)，其对所述成对支腿(72b，72c)施加弹力。
7.如权利要求3所述的流量计，其特征在于，由分别形成于所述成对支腿(72b，72c)中的孔构成紧固部分(80)，设置在所述主体部分上的一对紧固爪件(84)与所述紧固部分(80)相结合。
8.如权利要求1所述的流量计，其特征在于，围绕所述基准小孔(62x)的中心设置的所述多个小孔(62a-62f)沿所述圆周方向的隔开角度设定为60度，并且其中，一个网元件(64a)和另一个网元件(64b)之间的所述小孔(62a-62f)沿圆周方向的相角差设定为90度，所述网元件沿轴向方向彼此邻接。
全文摘要
在包含流速传感器(24)的流动通道(12)的上游侧布置有整流模块(60)。所述整流模块(60)包括网元件(64)和环形隔离物(66)，每个所述网元件都具有多个圆形小孔(62)，其中所述网元件(64)和隔离物(66)沿轴向方向交替堆叠并且通过热扩散结合彼此整体地连接。所述网元件(64)具有相同的结构，其中多个小孔(62a－62f)围绕基准小孔(62x)的中心沿圆周方向以60度的隔开角度同心布置。所述小孔(62a－62f)在网元件(64)的整个表面上与邻接的其它小孔(62)一起连续形成。一个网元件(64a)和沿轴向方向与其邻接的另一个网元件(64b)的小孔(62a－62f)布置成沿圆周方向具有90度的相角差。
文档编号G01F15/00GK1920493SQ20061012127
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月25日 优先权日2005年8月26日
发明者栗崎昌吾, 胜间田浩一 申请人:Smc株式会社