专利名称：一种用于节流装置的异型文丘里管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及差压式流量计的节流装置，具体地说是一种用于节流装置的异型文丘里管。
孔板、喷嘴、文丘里管是工业计量应用最为广泛的节流装置的典型节流件。孔板、喷嘴结构简单，但其计量性能有其严重缺陷，如测量范围度(量程比)窄、易“积污”、压损大、流出系数不稳定等。为适应现实工业计量的需要，人们发明了几种以孔板、喷嘴为基础的改型节流件，如圆锥形孔板、圆缺孔板、1/4圆喷嘴、楔型流量计以及本世纪八十年代出现的锥形流量计等。其中目前由美国McCrometer公司以两项发明专利(美国专利1987年专利号4,638,672和1998年专利号5,814,738)为基础而制造、销售的V-Cone锥形流量计，其性能在拓宽测量范围度、消除节流件“积污”等方面，确实有了长足的进步，但是，V-Cone产品节流件的喉部，在内置锥体这一侧其廓形如碟盘的圆周锐边，因而仍不能消除类似孔板、喷嘴那种因棱边磨损而导致的使用过程中β值变化、流出系数不稳定的性能缺陷，用于测量脏污流体特别是测量含有固体颗粒的流体时，此性能缺陷显得尤为突出。同孔板、喷嘴以及V-Cone相比，文丘里管具有测量范围度宽、压损小、无积污、无喉部棱边磨损问题、使用过程中流出系数稳定等优点。但是，文丘里管的致命弱点在于结构不紧凑、几何廓形复杂、制造困难，难以做得精确，因而制造成本较高、测量精度较低、对使用条件的适应能力也差。
本实用新型的目的在于提供一种基于文丘里管的改型节流件，使之既具有文丘里管的优良计量特性，又能在很大程度上消除其不易制造和测量精度低的缺点。
本实用新型的目的是这样实现的一种用于节流装置的异型文丘里管，该异型文丘里管的管内腔体的轴向截面由入口圆锥收缩段，中间圆筒形喉部和出口圆锥形扩散段所构成，其特征在于所述的管内腔体是由测量管的内圆表面与置于测量管内的特型芯体的外表面所构成，该特型芯体是一个与测量管内圆同轴的旋转体，该旋转体径向外表面的母线是一假想管壁为无限薄的截尾文丘里管的管壁轴向截面，该特型芯体的主体不含安装固定用的支承面的径向外表面是由前段圆锥面、中段圆柱面、后段圆锥面三段旋转表面连接而成，该特型芯体与测量管内圆之间所形成的环形通道，其轴向过流面面积的变化规律和文丘里管轴向过流面面积的变化规律相同，该特型芯体在管内的放置形式是用特型芯体的前后两端支承轴或后端支承轴和与测量管内圆同轴的支承环定位并用止动件将其压紧固定。
所述构成该异型文丘里管特型芯体的三段旋转表面之间的连接为曲面圆滑过渡。
所述用于固定特型芯体的支承环是由具有同轴的内环、外环和将该内环、外环联结成一体的支承肋构成，该支承肋的数量为3～4个，肋的迎流面呈流线型。
本实用新型有以下积极有益的效果节流装置使用上述异型文丘里管以后，由于流体流经芯体同测量管壁之间形成的环形通道时，其流动与节流过程同流体流经文丘里管的流动与节流过程基本相同，因而它的计量特性具有文丘里管的优点，如测量范围度宽、压损小、对安装直管段要求低，不“积污”，也无孔板、喷嘴和V-Cone的棱边磨损问题，使用过程中β值长期保持不变，流出系数稳定。另一方面，由于特型芯体与测量管的制作要比传统文丘里简单容易得多，节流件的重要廓形尺寸能够做得精确，表面质量容易做得光洁，从而克服了经典文丘里管难于制作精确、测量精度不高的缺点。再有，异型文丘管的结构形式可以方便地做成能够适应测量各种介质(包括强腐蚀性介质)、各种温度压力条件、大小通径管道的产品。
现结合附图进行说明
图1是本实用新型的异型文丘里管一实施例的结构示意图；图2是图1中芯体的廓形示意图；图3是适用于中型通径的以异型文丘里管为节流件的节流装置的结构示意图；图4是图3的侧视图。
附图编号1.测量管 2.芯体3.后支承环4.前支承环 5.取压接头6.前段圆锥面7.中段圆柱面 8.后段圆锥面 9.后端支承轴10.前端支承轴 11.止动件 12.密封垫请参照图1，本实用新型是一种用于节流装置的异型文丘里管，该异型文丘里管的管内腔体的轴向截面由入口圆锥收缩段，中间圆筒形喉部和出口圆锥形扩散段所构成。
请同时参照图2、图3、图4，所述的管内腔体是由测量管1的内圆表面与置于测量管内的特型芯体2的外表面所构成，该特型芯体是一个与测量管内圆同轴的旋转体，该旋转体径向外表面的母线是一假想管壁为无限薄的截尾文丘里管的管壁轴向截面，即上述芯体的主体径向外表面(不含安装固定用的支承面)是由前段圆锥面6、中段圆柱面7、后段圆锥面8三段旋转表面连接而成，该特型芯体2与测量管1内圆之间所形成的环形通道，其轴向过流面面积的变化规律和文丘里管轴向过流面面积的变化规律相同，该特型芯体2在管内的放置形式是用特型芯体的前后两端支承轴9、10°或仅用后端支承轴10和与测量管1的内圆同轴的支承环3和/或4定位并用止动件11将其压紧固定。
构成该异型文丘里管特型芯体2的三段旋转表面6、7、8之间的连接为曲面圆滑过渡。
所述用于固定特型芯体的支承环3、4是由具有同轴的内环、外环和将该内环、外环联结成一体的支承肋构成，该支承肋的数量为三个或四个，肋的迎流面呈流线型。
现对实现本实用新型的设计技术要点简要说明如下本实用新型所提供的异型文丘里管，其设计技术要点主要有两方面，一是根据用户具体测量条件，正确合理地确定关键技术参数，二是根据既定的技术参数正确地完成结构设计，将技术方案中所列的技术特征具体予以落实。
①关键技术参数的确定方法所谓关键技术参数，这里主要指等效节流直径比β和满刻度量程差压ΔP。
首先要根据被测流体的性质、流量范围以及系统对压力损失ΔP’的限定要求，初定一β值，实际上，对于既定的被测流体及其流量范围，β值一旦确定之后，其差压ΔP及压力损失ΔP’也就随之确定了。但是，如果初定β值对应的ΔP及ΔP’，超出了差压变送器的适用范围，不能保证预期测量精度或者超出了用户系统所限定的ΔP’时就必须对初定的β值进行调整，这里经验是很重要的。β值的具体确定方法可参见中华人民共和国国家标准GB/T2624-93“流量测量节流装置用孔板、喷喷和文丘里管测量充满圆管的流体流量”中的附录E。这里异型文丘里管的β定义为等效节流直径比，
D为测量管内径，d为芯体圆柱面直径。
②结构设计A.芯体圆柱面直径d，根据β值用公式
计算确定。
圆柱面轴向长度L1，取L1等于0.5～1倍(D-d)。
芯体前圆锥面同芯体的轴线夹角α1，取α1＝22.5°～27.5°为宜，后圆锥面同芯体的轴线夹角α2，取α2＝27.5°～32.5°为宜。
后圆锥面的轴线长度L2，取L2等于1～2倍的L1。当系统要求压力损失必须很低时，可将L2的尺寸加大。
前后圆锥面同中段圆柱面用曲率半径为R的曲面连接，取R≌0.03d或再稍大些。
芯体支承轴，在保证刚度、强度要求的前提下，尺寸愈小愈好。
芯体可做成实心、空心或半空心。其中适用于大型管径测量的芯体，可用薄钢板卷制焊接而成，中间穿轴，用前、后支承环定位，用止动件固定。适用于中型管径测量的芯体可做成实心或半实心，用前后支承轴和前后支承环定位，用止动件固定。用于小管径测量的芯体，只用后支承轴和后支承环定位，用止动件固定，此时芯体做成前端带尖的圆锥体，后支承轴同后支承环的配合既要保证同轴，又要固定牢靠，可采用压配合并有防松动措施。
B.测量管测量管优先采用无缝钢管，也可以采用直缝焊钢板卷管，必要时要对管道内圆进行机械加工。
C.取压孔取压孔开在测量管壁上，孔径为6～10mm。其中高压取压孔开在管壁与芯体锥面形成的收缩段之前，开孔中心线距收缩段始端的距离为0.2～0.3D；低压取压孔开在喉部圆筒段之后，其中心线距喉部圆筒段末端的距离为0.2～0.3D。
权利要求1.一种用于节流装置的异型文丘里管，该异型文丘里管的管内腔体的轴向截面由入口圆锥收缩段，中间圆筒形喉部和出口圆锥形扩散段所构成，其特征在于所述的管内腔体是由测量管的内圆表面与置于测量管内的特型芯体的外表面所构成，该特型芯体是一个与测量管内圆同轴的旋转体，该旋转体径向外表面的母线是一假想管壁为无限薄的截尾文丘里管的管壁轴向截面，该特型芯体的主体不含安装固定用的支承面的径向外表面是由前段圆锥面、中段圆柱面、后段圆锥面三段旋转表面连接而成，该特型芯体与测量管内圆之间所形成的环形通道，其轴向过流面面积的变化规律和文丘里管轴向过流面面积的变化规律相同，该特型芯体在管内的放置形式是用特型芯体的前后两端支承轴或后端支承轴和与测量管内圆同轴的支承环定位并用止动件将其压紧固定。
2.如权利要求1所述的用于节流装置的异型文丘里管，其特征在于所述构成该异型文丘里管特型芯体的三段旋转表面之间的连接为曲面圆滑过渡。
3.如权利要求1所述的用于节流装置的异型文丘里管，其特征在于所述用于固定特型芯体的支承环是由具有同轴的内环、外环和将该内环、外环联结成一体的支承肋构成，该支承肋的数量为3～4个，肋的迎流面呈流线型。
专利摘要本实用新型是一种用于差压式流量计节流装置的异型文丘里管。该异型文丘里管由一圆形测量管和置于测量管内并与测量管内圆同轴的旋转体芯体所构成,芯体与测量管内圆之间形成的环形通道,其轴向过流面面积的变化规律和传统文丘里管轴向过流面面积的变化规律相同,因而这种异型文丘里管既具有传统文丘里管计量特性的优点,又克服了传统文丘里管制造成本高、测量精度低的缺点,可用于液体、气体和蒸汽包括各种脏污流体的测量。
文档编号G01F1/34GK2408441SQ99257650
公开日2000年11月29日 申请日期1999年12月24日 优先权日1999年12月24日
发明者王汉卿, 李连科 申请人:大连经济技术开发区索尼卡电子有限公司