[发明专利]双锥形孔板浮子流量传感器

说明书

所属技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种线性度好、压力损失小的孔板浮子流量传感器。

背景技术

浮子流量计(浮子流量计)具有非常悠久的历史，最早的文字记录可追溯到1868年艾德蒙德·奥古斯丁·卡麦罗伊(Edmond·Augustin·Chamenoy)在美国的专利登记。我国从20世纪50年代后期开始，首先由沈阳玻璃仪器厂生产玻璃管浮子流量计，60年代中期，上海光华仪表厂首家产出带有输出信号的金属管浮子流量计，90年代前后开始引进德国和日本的先进技术生产浮子流量计。浮子流量计结构简单、刻度直观、使用维护方便、应用面广，特别是金属管浮子流量计，工作可靠，是过程控制领域重要的流量仪表之一。

近年广泛应用的孔板浮子流量传感器的浮子如附图1所示，由2个圆柱体与1个位于两个圆柱体中间角度为φ的锥台组成，称为单锥形浮子，加装单锥形浮子的流量计称为单锥形孔板浮子流量传感器。更为具体的介绍可参见《传感技术学报》2010年第23卷第4期的“孔板浮子流量计原理分析与实验”一文。单锥形孔板浮子流量传感器结构简单、加工方便，但与传统的锥管浮子流量计相比，线性度较差、压力损失较大，尤其是大口径单锥形孔板浮子流量传感器，这些问题尤为明显。当流经孔板浮子流量传感器的流量Q大于某一值时，浮子直线位移h的变化率Δh/ΔQ随Q的增大而减小，通过磁耦合将h转换成传感器的角位移θ后，θ的变化率Δθ/ΔQ也随之明显减小，从而导致流量与输出信号间为非线性关系。这一非线性关系不但为浮子流量计的标定和数据处理带来不便，而且使仪表线性度差，读数误差增大，降低了浮子流量计的测量精度。

发明内容

针对常见的单锥形孔板浮子流量传感器的上述缺陷，为了提高大口径孔板浮子流量传感器的线性度，同时减小其压力损失，本发明设计了一种新的双锥形孔板浮子流量传感器的结构。本发明的技术方案如下：

一种双锥形孔板浮子流量传感器，包括浮子，所述浮子包括上下依次衔接的上圆柱、锥台部分和下圆柱，所述的锥台部分包括上下衔接的上锥台和下锥台，两个锥台衔接处的截面为两者的公共底面。

作为优选实施方式，本发明的双锥形孔板浮子流量传感器，所述上下锥台的高度比值在3∶7至2∶3之间；所述的公共底面的直径为上圆柱的直径的0.8～0.9。

进一步地，所述上下锥台的高度比值可以为3∶7，公共底面的直径可以为上圆柱的直径的0.885。

为了提高大口径孔板浮子流量传感器的线性度，应使流量计在整个量程范围内保持恒定的Δh/ΔQ，即小流量时应减小Δh/ΔQ，即增大φ值；大流量时应增大Δh/ΔQ，即减小φ值。本发明将单锥形浮子的单锥台结构变为双锥台结构，称为双锥形浮子，加装双锥形浮子的流量计称为双锥形孔板浮子流量传感器。通过对改进的DN100孔板浮子流量传感器进行实流实验，结果表明：与单锥形孔板浮子流量传感器相比，双锥形结构的线性度提高了45.5％；在量程上限63m³/h处，双锥形结构的压力损失减小了7.7％。

附图说明

附图1单锥型浮子结构及参数图。

附图2双锥型浮子结构及参数图。

附图3双锥型孔板浮子流量传感器装配图。

附图4天津大学水流量标准装置。

附图5单锥形孔板浮子流量传感器流量与传感器偏转角度的关系。

附图6双锥形孔板浮子流量传感器流量与传感器偏转角度的关系。

附图标记如下：

1卡圈        2.法兰           3.上导向架       4.上导向杆

5.管体       6浮子主体        7.孔板           8.磁铁

9.下导向杆   10.下导向架      11.进水阀        12.过滤罐

13.标准表    14.电动调节阀                     15.平衡罐

16.排污阀    17.支撑板        18.金属管浮子流量计

19.卡表器    20.流量调节阀                     21.喷嘴

22.换向器    23.量器          24.放水阀        25.电子秤

26.控制柜    27.计算机        28、29.取压孔

具体实施方式

下面参照附图和相关实验数据，对本发明作进一步详述。