一种气体流量测量装置的制作方法

本发明涉及测量仪器技术领域，具体涉及一种气体流量测量装置。

背景技术：

在工业领域中有大量的产品需要进行气体的流量测量或检定，例如以天然气作燃料的内燃机的燃气阀、燃烧天然气的燃气轮机的燃料喷嘴等。这些产品批量较大而流量范围较窄，而另一方面，气体作为可压缩介质，受到日常大气压力、温度、湿度等的影响，想要准确测量气体的流量并不容易；目前市面上主要有几种类型的流量计，例如基于《gb/t2624-93》的孔板流量计、基于《gb/t18940-2003》的涡轮流量计、基于《jb/t9249-2015》的涡街流量计以及基于美国标准《ansi/asmemfc-11m-2006》的科式流量计，使用这些流量计需要建设管道以安装这些流量计，并且仍受温湿度与气压的影响造成结果变动较大，以上原因使得在测量上述燃气阀与燃料喷嘴等零件时需要多次测量，造成产品出产周期大大拉长，并且管道建设成本费用也不可忽视。另外，同一套测量管路与标准的流量计很难适应不同型号、不同流量范围的产品。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种气体流量测量装置，能够用于测量待测产品的气体流量是否符合标准，成本低，降低温湿度与气压对测量准确性的影响，适用于不同型号、不同流量范围的待测产品。

本发明的一种气体流量测量装置，包括进气件和测量件；所述进气件的内部设置有进气口和稳压腔，所述稳压腔通过所述进气口与外部相连通；所述测量件包括装置下体，所述装置下体的内部设置有第一测试腔和第二测试腔，所述第一测试腔和所述第二测试腔均与所述稳压腔相连通，所述第一测试腔和所述第二测试腔的尺寸相同；所述装置下体上设置有用于使所述第一测试腔与外部相连通的第一测试孔和用于使所述第二测试腔与外部相连通的第二测试孔，所述第二测试孔与所述第一测试孔的尺寸相同并且位置对应；所述装置下体上设置有第一测量通路和第二测量通路，所述第一测量通路和所述第二测量通路尺寸相同，所述第一测量通路的进气端与所述第一测试腔相连通，所述第一测量通路的出气端能够与待测产品连接，所述第二测量通路的进气端与所述第二测试腔相连通，所述第二测量通路的出气端能够与产品样件连接。

进一步，还包括测量附件，所述测量附件能够分别与所述第一测试孔和所述第二测试孔连通，并能够检测所述第一测试腔与所述第二测试腔内的气压是否一致；所述测量附件包括第一连接管、第二连接管、u形管和设置在所述u形管的内部的液体，所述第一连接管的进气端能够与所述第一测试孔连接，所述第二连接管的进气端能够与所述第二测试孔连接，所述第一连接管的出气端和所述第二连接管的出气端分别与所述u形管的两个管口连接。

进一步，所述第一测试孔沿所述第一测试腔的轴线方向间隔设置有n个，所述第二测试孔沿所述第二测试腔的轴线方向间隔设置有n个，其中n≥2；n个所述第二测试孔与n个所述第一测试孔的位置分别一一对应；n个所述第一测试孔和n个所述第二测试孔上均设置有可拆卸堵头。

进一步，所述第一测试腔的进气端上设置有第一压力调整垫片，所述第一压力调整垫片的内部设置有第一节流孔；所述第二测试腔的进气端上设置有第二压力调整垫片，所述第二压力调整垫片的内部设置有第二节流孔；所述第一节流孔和所述第二节流孔的尺寸相同。

进一步，所述进气口包括进气段和与所述进气段相连通的换向段，所述换向段的轴线方向沿上下方向，所述稳压腔的轴线与所述换向段的轴线共线，所述第一测试腔与所述第二测试腔互相对称，所述第一测量通路与所述第二测量通路互相对称，所述第一节流孔和所述第二节流孔互相对称。

进一步，所述稳压腔的内部设置有多孔隔板，所述换向段的轴线垂直于所述多孔隔板，所述多孔隔板将所述稳压腔分隔为容积上腔和所述容积下腔。

进一步，所述装置下体上设置有第三测试孔，所述第三测试孔的进气端与所述第一测试腔相连通，所述第三测试孔的出气端与压力表连接。

进一步，还包括安全阀组件，所述装置下体的内部设置有第一旁通气道和第二旁通气道，所述第一旁通气道与所述第一测试腔相连通，所述第二旁通气道与所述第二测试腔相连通，所述安全阀组件能够使所述第一旁通气道与所述第二旁通气道连通或者断开。

进一步，所述安全阀组件包括安全阀主体、阀芯和驱动机构，所述安全阀主体与所述装置下体连接，所述安全阀主体的内部设置有安全阀气道，所述安全阀气道包括依次连通的第一阀内气道、安全阀后腔、安全阀前腔和第二阀内气道，所述第一阀内气道与所述第一旁通气道相连通，所述第二阀内气道与所述第二旁通气道相连通，所述阀芯安装在所述安全阀前腔内，所述驱动机构能够带动所述阀芯沿前后方向位移，所述阀芯能够向后位移将所述安全阀后腔封堵。

进一步，所述阀芯的前端设置有外缘翻边，所述驱动机构包括顶盖、把手、推杆和弹簧，所述弹簧的前端与所述外缘翻边的后表面相抵靠，所述弹簧的后段与所述安全阀前腔的后端相抵靠，所述顶盖设置在所述安全阀主体的前侧，所述顶盖的中部设置有沿前后方向贯通的安装孔，所述安装孔包括螺纹段和光孔段，所述把手上设置有与所述螺纹段配合的外螺纹，所述把手的前端向前伸出于所述安装孔，所述把手的后端向后伸出于所述安装孔，所述推杆的前端与所述把手的后端相抵靠，所述推杆的后端与所述阀芯相抵靠；所述推杆的前端设置有前侧球面，所述推杆的中部设置有环状凸缘，所述推杆的后端设置有后侧球面，所述阀芯的内部设置开口朝上的安装腔，所述安装腔包括从前至后依次设置的大径段、过渡段和小径段，所述环状凸缘与所述大径段的内壁适形贴合，所述后侧球面与所述过渡段适形贴合；所述阀芯的后端设置有圆锥面，所述安全阀后腔的前端设置有能够与所述圆锥面适形贴合的锥形孔，所述锥形孔从后至前孔径递增。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种气体流量测量装置，能够用于测量待测产品的气体流量是否符合标准，成本低，并且由于是将待测产品与进行标定过的产品样件在同样的环境下进行对比，能够降低温湿度与气压对测量准确性的影响，能够适用于不同型号、不同流量范围的待测产品；在用于产品批量出产的抽检判定流量是否合格的场合时，可设置u形管的液位上下限，通过判定液位差是否满足液位差上下限即可快速判定待测产品流量是否合格，操作简便，效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图(此时测量件未与测量附件连接)；

图2为图1的a-a截面示意图(此时测量件未与待测产品以及产品样件连接)；

图3为图2的ⅰ处局部放大示意图；

图4为本发明的推杆的结构示意图；

图5为本发明的阀芯的结构示意图；

图6为本发明的结构示意图(此时测量件与测量附件连接)；

图7为本发明的推杆的结构示意图(此时测量件与待测产品以及产品样件连接)。

附图标记说明：10-进气件，11-进气接头，111-进气口，111a-换向段，111b-进气段，12-装置上体，13-多孔隔板，14-容积上腔，15-容积下腔，20-测量件，21-装置下体，221-第一测试腔，222-第二测试腔，231-第一测试孔，232-第二测试孔，24-可拆卸堵头，251-第一测量通路，252-第二测量通路，261-第一压力调整垫片，262-第二压力调整垫片，271-第一节流孔，272-第二节流孔，281-第一旁通气道，282-第二旁通气道，291-第三测试孔，292-压力表，30-测量附件，31-第一连接管，32-第二连接管，33-u形管，34-液体，40-安全阀组件，41-安全阀主体，42-阀芯，421-外缘翻边，422-大径段，423-过渡段，424-小径段，425-圆锥面，431-第一阀内气道，432-第二阀内气道，44-安全阀后腔，45-安全阀前腔，46-顶盖，461-安装孔，47-把手，48-推杆，481-前侧球面，482-环状凸缘，483-后侧球面，49-弹簧，51-待测产品，52-产品样件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1-图7所示，本实施例中的一种气体流量测量装置，包括进气件10和测量件20；所述进气件10的内部设置有进气口111和稳压腔，所述稳压腔通过所述进气口111与外部相连通；所述测量件20包括装置下体21，所述装置下体21的内部设置有第一测试腔221和第二测试腔222，所述第一测试腔221和所述第二测试腔222均与所述稳压腔相连通，所述第一测试腔221和所述第二测试腔222的尺寸相同；所述装置下体21上设置有用于使所述第一测试腔221与外部相连通的第一测试孔231和用于使所述第二测试腔222与外部相连通的第二测试孔232，所述第二测试孔232与所述第一测试孔231的尺寸相同并且位置对应；所述装置下体21上设置有第一测量通路251和第二测量通路252，所述第一测量通路251和所述第二测量通路252尺寸相同，所述第一测量通路251的进气端与所述第一测试腔221相连通，所述第一测量通路251的出气端能够与待测产品51连接，所述第二测量通路252的进气端与所述第二测试腔222相连通，所述第二测量通路252的出气端能够与产品样件52连接；所述进气件10包括进气接头11和装置上体12，所述进气接头11的内部设置有所述进气口111，所述装置上体12的内部设置有所述稳压腔。

将气源与进气接头11连接，将待测产品51与第一测量通路251的出气端连接，将产品样件52与第二测量通路252的出气端连接，进气接头11接入气源来的空气，气体进入稳压腔后分别流入第一测试腔221和第二测试腔222，然后第一测试腔221内的气体通过第一测量通路251从待测产品51喷出，第二测试腔222内的气体通过第二测量通路252从产品样件52喷出，待测产品51与产品样件52的流量将会影响第一测试腔221和第二测试腔222内的压力大小，若待测产品51与产品样件52的流量相同，则第一测试腔221和第二测试腔222在同一高度位置的压力是相同的，即通过第一测试孔231和对应的第二测试孔232测量的气压值是相同的。通过仪器测量分别与第一测试孔231和对应的第二测试孔232连接，即可测量出第一测试腔221和第二测试腔222内的压力差是否在允许范围内，从而判断待测产品51的气体流量是否符合标准，成本低，并且由于是将待测产品51与进行标定过的产品样件52在同样的环境下进行对比，能够降低温湿度与气压对测量准确性的影响，能够适用于不同型号、不同流量范围的待测产品51。这里所说的仪器可以是现有的压差计，也可以采用测量附件30，所述测量附件30能够分别与所述第一测试孔231和所述第二测试孔232连通，并能够检测所述第一测试腔221与所述第二测试腔222内的气压是否一致；所述测量附件30包括第一连接管31、第二连接管32、u形管33和设置在所述u形管33的内部的液体34，所述第一连接管31的进气端能够与所述第一测试孔231连接，所述第二连接管32的进气端能够与所述第二测试孔232连接，所述第一连接管31的出气端和所述第二连接管32的出气端分别与所述u形管33的两个管口连接。将第一连接管31的进气端与第一测试孔231连接，将第二连接管32的进气端与位置对应上述第一测试孔231的第二测试孔232连接，通过u形管33内的液体34的液位差大小可以判断出第一测试孔231和对应的第二测试孔232的相对压力差大小，从而判断待测产品51的气体流量是否符合标准，测量结果能够非常直观的展示出来，在用于产品批量出产的抽检判定流量是否合格的场合时，可设置u形管33的液位上下限，通过判定液位差是否满足液位差上下限即可快速判定待测产品51流量是否合格，操作简便，效率高。

本实施例中，所述第一测试孔231沿所述第一测试腔221的轴线方向间隔设置有n个，所述第二测试孔232沿所述第二测试腔222的轴线方向间隔设置有n个，其中n≥2；n个所述第二测试孔232与n个所述第一测试孔231的位置分别一一对应；n个所述第一测试孔231和n个所述第二测试孔232上均设置有可拆卸堵头24；所述第一测试腔221的进气端上设置有第一压力调整垫片261，所述第一压力调整垫片261的内部设置有第一节流孔271；所述第二测试腔222的进气端上设置有第二压力调整垫片262，所述第二压力调整垫片262的内部设置有第二节流孔272；所述第一节流孔271和所述第二节流孔272的尺寸相同。n为整数，在本实施例中n＝4。稳压腔内的空气在通过第一节流孔271与第二节流孔272分别进入第一测试腔221与第二测试腔222的过程是一个射流的过程，该过程将在第一测试腔221与第二测试腔222轴心线两侧产生旋涡，在对不同流量范围的产品进行测定时，其产生的旋涡区的位置也不同，为了在对不同流量范围的产品进行测定时均能够避开不稳定的旋涡区，提高本发明的通用性，所以在本实施例中n≥2，并且n个第一测试孔231沿第一测试腔221的轴线方向间隔设置，n个第二测试孔232沿第二测试腔222的轴线方向间隔设置。

本实施例中，所述进气口111包括进气段111b和与所述进气段111b相连通的换向段111a，所述换向段111a的轴线方向沿上下方向，所述稳压腔的轴线与所述换向段111a的轴线共线，所述第一测试腔221与所述第二测试腔222互相对称，所述第一测量通路251与所述第二测量通路252互相对称，所述第一节流孔271和所述第二节流孔272互相对称。气体从进气口111进入后最终分别从待测产品51和产品样件52中喷出，气体流动路径中各部分的结构和尺寸均相同，使第一测试腔221和第二测试腔222中的压力只受待测产品51和产品样件52影响。

本实施例中，所述稳压腔的内部设置有多孔隔板13，所述换向段111a的轴线垂直于所述多孔隔板13，所述多孔隔板13将所述稳压腔分隔为容积上腔14和所述容积下腔15。多孔隔板13能够保证容积下腔15内气体压力均匀且保持相对稳定，使测量结果更加准确。

本实施例中，所述装置下体21上设置有第三测试孔291，所述第三测试孔291的进气端与所述第一测试腔221相连通，所述第三测试孔291的出气端与压力表292连接。压力表292的作用除提供待测产品51的入口压力用于计算流量外，还能够确保待测产品51的流量测试满足产品规定的背压范围。

本实施例中，还包括安全阀组件40，所述装置下体21的内部设置有第一旁通气道281和第二旁通气道282，所述第一旁通气道281与所述第一测试腔221相连通，所述第二旁通气道282与所述第二测试腔222相连通，所述安全阀组件40能够使所述第一旁通气道281与所述第二旁通气道282连通或者断开。

本实施例中，所述安全阀组件40包括安全阀主体41、阀芯42和驱动机构，所述安全阀主体41与所述装置下体21连接，所述安全阀主体41的内部设置有安全阀气道，所述安全阀气道包括依次连通的第一阀内气道431、安全阀后腔44、安全阀前腔45和第二阀内气道432，所述第一阀内气道431与所述第一旁通气道281相连通，所述第二阀内气道432与所述第二旁通气道282相连通，所述阀芯42安装在所述安全阀前腔45内，所述驱动机构能够带动所述阀芯42沿前后方向位移，所述阀芯42能够向后位移将所述安全阀后腔44封堵。

本实施例中，所述阀芯42的前端设置有外缘翻边421，所述驱动机构包括顶盖46、把手47、推杆48和弹簧49，所述弹簧49的前端与所述外缘翻边421的后表面相抵靠，所述弹簧49的后段与所述安全阀前腔45的后端相抵靠，所述顶盖46设置在所述安全阀主体41的前侧，所述顶盖46的中部设置有沿前后方向贯通的安装孔461，所述安装孔461包括螺纹段和光孔段，所述把手47上设置有与所述螺纹段配合的外螺纹，所述把手47的前端向前伸出于所述安装孔461，所述把手47的后端向后伸出于所述安装孔461，所述推杆48的前端与所述把手47的后端相抵靠，所述推杆48的后端与所述阀芯42相抵靠。弹簧49被压缩，弹簧49的弹力使阀芯42具有向前的运动趋势，通过旋转把手47使把手47向后移动，能够带动推杆48和阀芯42克服弹簧49的弹力从而使阀芯42逐渐封堵住安全阀后腔44。需要解除安全阀后腔44的封堵状态，只需要旋转把手47使把手47向前移动，在弹簧49的弹力作用下阀芯42逐渐远离安全阀后腔44。为了防止安全阀前腔45发生气体泄漏，安全阀主体41和装置下体21之间设置有第一密封圈，光孔段与把手47之间设置有第二密封圈。

本实施例中，所述推杆48的前端设置有前侧球面481，所述推杆48的中部设置有环状凸缘482，所述推杆48的后端设置有后侧球面483，所述阀芯42的内部设置开口朝上的安装腔，所述安装腔包括从前至后依次设置的大径段422、过渡段423和小径段424，所述环状凸缘482与所述大径段422的内壁适形贴合，所述后侧球面483与所述过渡段423适形贴合；所述阀芯42的后端设置有圆锥面425，所述安全阀后腔44的前端设置有能够与所述圆锥面425适形贴合的锥形孔，所述锥形孔从后至前孔径递增。环状凸缘482能够用于装配时定位和导向，后侧球面483和过渡段423配合能够具有自定心作用，在圆锥面425与锥形孔的接触使能够保证受力均匀，防止单侧偏载而造成的密封性不良。

使用本发明进行气体流量的测量或检定时，包括以下步骤：

第一步：将气源与进气接头11连接，将待测产品51与第一测量通路251的出气端连接，将产品样件52与第二测量通路252的出气端连接，将第一连接管31的进气端与第一测试孔231连接，将第二连接管32的进气端与位置对应上述第一测试孔231的第二测试孔232连接。进气接头11接入气源来的空气，该空气往往是具有几倍甚至十几倍大气压力的压缩空气，空气进入容积上腔14后穿过多孔隔板13进入容积下腔15，然后分两路，其中一路经第一压力调整垫片261上的第一节流孔271进入第一测试腔221，另一路经第二压力调整垫片262上的第二节流孔272进入第二测试腔222，第一测试腔221中的空气接着再通过第一测量通路251最终从外接的待测产品51喷出，第二测试腔222的空气接着再通过第二测量通路252最终从外接的产品样件52喷出。安全阀组件40在初始时处于常开状态，第一旁通气道281与第二旁通气道282连通，因此第一测试腔221和第二测试腔222内的气压相同，待测产品51和产品样件52的进气压力完全相同，u形管33中的液体34没有液位差。

第二步：旋转把手47推动推杆48向后移动，从而使阀芯42与锥形孔之间的间距逐渐减小，旋转把手47过程中时刻关注u形管33中液位差，若液位差较大导致液体34进入第一连接管31或者第二连接管32停止旋转并及时更换更大量程的u形管33，若液位差较小或者无液位差继续旋转把手47直至圆锥面425与锥形孔适形贴合，将安全阀后腔44封堵，从而使第一旁通气道281与第二旁通气道282断开，进而使第一测试腔221和第二测试腔222不连通。

第三步：待测产品51与产品样件52整体上均可等效为一个节流孔，由于第一节流孔271与第二节流孔272的存在，相当于容积下腔15即通过串联的第一节流孔271及待测产品51最终与外界大气环境相连通，容积下腔15又通过串联的第二节流孔272及产品样件52最终与外界大气环境相连通；在安全阀组件40关闭切断第一测试腔221与第二测试腔222的连通后，当待测产品51与产品样件52的流量不相同时，第一节流孔271与待测产品51之间的通路上的压力与第二节流孔272和产品样件52的通路上的同一高度上的压力将不相等，即同一高度上的第一测试孔231和第二测试孔232上的压力将不相等，所以此时的u形管33将会产生液位差δh，u形管33中的液位差δh主要是由于待测产品51与产品样件52的流量差异引起，通过液位的相对位置关系以及液位差δh的大小，可以确定待测产品51的流量是否符合标准。当然，本发明还可以用于测量待测产品51的流量，假设第一节流孔271、第二节流孔272以及产品样件52与待测产品51中的气体均以音速流动，压力表292读数为pa，u形型管中液体34液位差为δh(其值可正可负)，u型管中液体34密度为ρ，已标定的产品样件52的流量为qs，则待测产品51的流量可通过下式得出：

式中，qm为待测产品51的流量，g为重力加速度，k为等熵指数。

容易理解地，对某一具体型号产品，根据产品要求的流量范围，在压力表292读数为某一值且变化不大时，可以推算出允许的液位差δh1，实际测量时可以直接通过观察实际液位差δh2，当δh2位于δh1的上下限之间时即可认为待测产品51流量合格，因此，在用于产品批量出产不需要进行流量标注仅需要判定流量是否合格的场合时，可设置u形管33的液位上下限，从而实现批量待测产品51的流量的快速测定。本发明可通过调整气源压力、调整第一节流孔271和第二节流孔272的直径、配合正确的u形管33或标准的压差计的型号实现不同型谱、不同流量范围的待测产品51的流量测试。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。