专利名称：高压反吹法钟罩式气体流量标准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流量计量领域，涉及一种能够采用正压方式完成临界流音速喷嘴 检定的高压气体流量标准装置。
技术背景音速喷嘴作为最主要的一种气体流量标准器，被广泛地应用于气体流量标准装 置，也可直接应用于工业流量测量。对于音速喷嘴的实流检定，将文丘里喷嘴和二次装置，按要求安装在气体流量标 准装置上，实测出流过文丘里喷嘴的气体质量流量，按计算公式反算出流出系数。在检定工 程中，当文丘里喷嘴达到临界流时，在上游参数保持不变的条件下，其流量不受下游压力变 化的影响。所以，在标准容器的入口装上文丘里喷嘴，可以控制流量保持不变，其条件是标 准容器内升高的压力，没有破坏文丘里喷嘴的临界流条件，即与上游压力比没大于临界流 文丘里喷嘴的最大允许背压比。我国目前多采用负压PVTt法气体流量标准装置，其结构如图1所示。负压PVTt 法气体流量标准装置的工作原理为检定前，启动真空泵，打开真空阀，抽出标准容器中的 空气，然后关闭真空阀和真空泵。测量标准容器内的温度、压力。打开开关阀，开始检定。 当开关阀开始动作时，光电发讯器发出信号，启动计时器计时。当开关阀打开时，由于大气 压高于标准容器内的压力，周围的空气开始从装置的进口流入，经过被检流量计、临界流文 丘里喷嘴、开关阀、进入标准容器。当检定到适当时间时，关闭开关阀，使空气停止流动。在 开关阀到全闭位置时，光电发讯器发出信号，停止计时器计时。从计时器上读出时间。待标 准容器内温度稳定后，测量其温度、压力，由此算出其基本质量流量，进而可得出喷嘴的流 出系数。由于检定过程中，其气体状态为负压，不能模拟音速喷嘴在正压下使用时的工作状 态，因此应用负压PVTt法装置存在一定局限性。目前，排气法钟罩气体流量装置较为常用，该方法比较经典，检定结果数据可信， 钟罩式气体流量装置的不确定度一般为0. 0. 5%，压力在IOOOPa 5000Pa范围，压 力波动在IOPa 50Pa，由于其量值直接溯源到长度、压力、温度和时间，是原始法气体流量 装置。钟罩式气体流量装置具有压力稳定、流量稳定、重复性好、易于溯源、操作方便等特 点，可实现对低压损流量计的校准，因此国际上均将钟罩作为低压气体小流量装置的国家 基准。由于标准体积仅与钟罩下降的距离及钟罩内横截面有关，相关影响因素较少，因 此标准体积的不确定度很小。从原理上看，钟罩重复性仅与钟罩运动速度、光电开关测量的 重复性及环境温度变化等因素有关，而这些影响因素均很小，因此其重复性好。由于钟罩是 悬浮在液体上面的一个封闭容器，通过浮力补偿机构的作用使得钟罩受到的向下的合力为 一恒定的力。因此，钟罩内气体的压力始终保持在一个稳定的状态。这对减小测量结果不 确定度起着至关重要的作用。由于流量值为钟罩运行速度与钟罩内横截面积的乘积，钟罩 内压稳定，因此能够容易地使流量达到并稳定在设定流量点上。但对于压力损失较大的流量计，如音速喷嘴等，排气法钟罩气体流量装置无法开展检定。 发明内容本实用新型就是针对上述问题，提供一种可对压力损失较大的临界流音速喷嘴进 行正压检定的高压反吹法钟罩式气体流量标准装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括钟罩式流量标 准装置，钟罩式流量标准装置同滞止容器相连，采集数据的计算机分别同钟罩式流量标准 装置，具有压力传感器、温度传感器、湿度传感器的滞止容器相连，其结构要点滞止容器同 进气装置相连。本实用新型的有益效果该装置以钟罩式气体流量标准装置为标准器，采用进气法，使经过冷却、干燥、稳 压、恒温的高压的气体，流经滞止容器后进入钟罩，钟罩上升后容积增加，通过测量流过钟 罩气体的体积、温度、压力，以及测量音速喷嘴的前后压力值，计算得出音速喷嘴的流出系 数，从而达到可对压力损失较大的临界流音速喷嘴进行正压检定检测音速喷嘴的目的，同 时本实用新型可采用正压方式检测其它较高压力损失的气体流量计的检测装置。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型包括钟罩式流量标准装置15，钟罩式流量标准装置15同滞止容器10 相连，采集数据的计算机16分别同钟罩式流量标准装置15，具有压力传感器11、温度传感 器12、湿度传感器13的滞止容器10相连，滞止容器10同标准进气装置相连。为使经过冷却、干燥、稳压、恒温的高压气压气体满足正压方式检测进气要求，标 准进气装置可由以下装置构成是由空气压缩机1、冷却箱2、过滤器3、干燥器4，出口处具 有一级压力调节阀6的一级稳压罐5，出口处具有二级压力调节阀8的二级稳压罐7，恒温 加热器9依次连接构成。滞止容器10几何尺寸按ISO 9300中相关要求设计。本实用新型所采用的装置均 是可从市场购置。本实用新型的一次动作过程空气压缩机1启动并开始运行，产生0. SMpa的高压空气，压缩的空气会因吸热而 温度增加。经冷却箱2冷却降温。经过滤器3过滤掉其中的油和水。由于空气的湿度会随 着压力的升高而增加，需要干燥器4进行干燥处理。经干燥处理后高压空气进入一级稳压 罐5稳压，经一级压力调节阀6后进入二级稳压罐7，经二级压力调节阀8后进入恒温加热 器9，温度加热至20°C的实验室温度，此时的高压空气经管道进入已安装了被检音速喷嘴 的滞止容器10，此时的被检音速喷嘴的上下游的压力要达到合适的背压比，高压空气经压 力平衡调节阀14后，进入罩式流量标准装置15，罩式流量标准装置15的温度传感器12、压 力传感器11的信号输出计算机16的数据采集端上，计算机16的控制输出端与压力平衡调 节阀14的控制输入端相连接，被检音速喷嘴上游的滞止容器10的压力传感器11、温度传感器12、湿度传感器13的信号输出端(通过信号线)连接到计算机16的数据采集端，这样 计算机16采集各种过程信号，通过计算机内部硬件及软件实现的数字滤波、流量计算等功 能，最终完成被检音速喷嘴流出系数的数据处理、报表输出及打印。
权利要求高压反吹法钟罩式气体流量标准装置，包括钟罩式流量标准装置(15)，钟罩式流量标准装置(15)同滞止容器(10)相连，采集数据的计算机(16)分别同钟罩式流量标准装置(15)，具有压力传感器(11)、温度传感器(12)、湿度传感器(13)的滞止容器(10)相连，其特征在于滞止容器(10)同标准进气装置相连。
2.根据权利要求1所述的高压反吹法钟罩式气体流量标准装置，其特征在于标准进气 装置由以下装置构成是由空气压缩机(1)、冷却箱(2)、过滤器(3)、干燥器(4)，出口处具 有一级压力调节阀(6)的一级稳压罐(5)，出口处具有二级压力调节阀(8)的二级稳压罐 (7)，恒温加热器(9)依次连接构成。
专利摘要高压反吹法钟罩式气体流量标准装置属于流量计量领域，涉及一种能够采用正压方式完成临界流音速喷嘴检定的高压气体流量标准装置。本实用新型提供一种可对压力损失较大的临界流音速喷嘴进行正压检定的高压反吹法钟罩式气体流量标准装置。本实用新型包括钟罩式流量标准装置，钟罩式流量标准装置同滞止容器相连，采集数据的计算机分别同钟罩式流量标准装置，具有压力传感器、温度传感器、湿度传感器的滞止容器相连，其结构要点滞止容器同标准进气装置相连。
文档编号G01F25/00GK201628569SQ20102012277
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者刘方, 孙丽华, 庄涛, 张文美, 李宏伟, 李旭, 王振, 王福贵, 臧立新, 陆科, 韩聪, 黄涛 申请人:辽宁省计量科学研究院