專利名稱：雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道流體流量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，能夠測量各種不同密度的、流向為自上而下或自下向上的雙向流體流量。
背景技術(shù)：
從近些年來看，我國的化工、石油、輕工、醫(yī)藥、化肥、化纖、食品、染料、環(huán)保及科學(xué)研究等各個部門中，常用轉(zhuǎn)子流量計來測量單相非脈動(液體或氣體)流體的流量。但現(xiàn)在所采用的轉(zhuǎn)子流量計均有以下幾點不足之處I、傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計只能測量流向為自下向上的流體流量，對于流向為自上向下的流體不能測量流量；2、傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計只能測量單一垂直方向的流體流量，當(dāng)流體方向改變時，無法對其進行測量；3、傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計只能測定某種密度已定的流體流量，無法測定密度發(fā)生改變的流體流量。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子流量計存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供出一種新型的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，使其能夠彌補上述的不足之處，能夠測量各種不同密度、流向為自上而下或自下而上的雙向流體流量。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，其特征在于，該流量計包括連接管、拆卸口、錐形管、外罩殼、轉(zhuǎn)子、支承座以及法蘭盤；其中，轉(zhuǎn)子位于錐形管內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子為密度可調(diào)式轉(zhuǎn)子，可通過拆卸口從錐形管中取出進行密度調(diào)節(jié)；錐形管由外罩殼包覆，連接管通過支承座與錐形管相連，法蘭盤與管道相連。上述轉(zhuǎn)子有開閉口，通過開閉口向轉(zhuǎn)子內(nèi)注入密度已知的標(biāo)液，或使轉(zhuǎn)子呈中空狀態(tài)。上述錐形管上設(shè)有雙刻度，用以測量自上而下或自下而上兩個方向的流體流量。本發(fā)明的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，能夠測量流向為自上而下或自下而上的雙向流體流量，其中的轉(zhuǎn)子為密度可調(diào)式轉(zhuǎn)子，同時錐形管采用雙刻度用以測量雙向流體流量。此夕卜，為了方便切換轉(zhuǎn)子密度以測量雙向的流體流量，從而在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計基礎(chǔ)上設(shè)計添加了方便拆卸的裝置，以此達到能夠隨時切換測量雙向流體流量的效果。比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計更具有靈活性。在面對管道內(nèi)流體突然轉(zhuǎn)向或者管道內(nèi)的流體種類改變導(dǎo)致被測流體的密度發(fā)生改變這些突發(fā)情況時，能夠有效的應(yīng)對。相對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計，在管道流體流量測量領(lǐng)域中具有更加廣泛的實用性。


圖I是本發(fā)明的設(shè)備主體結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)圖是測量流向為自上而下的流體流量結(jié)構(gòu)示意圖；(b)圖是測量流向為自下而上的流體流量結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是拆卸口的安裝示意圖；圖3轉(zhuǎn)子示意圖，其中(a)是測量流向為自上而下的流體流量的轉(zhuǎn)子示意圖；(b)是測量流向為自下而上的流體流量的轉(zhuǎn)子示意圖。以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
具體實施例方式參見圖I中的(a)和(b)，本實施例給出一種雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，包括連接管
I、拆卸口 2、錐形管3、外罩殼4、轉(zhuǎn)子5、支承座6以及法蘭盤7 ;其中，轉(zhuǎn)子5位于錐形管3內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子5為密度可調(diào)式轉(zhuǎn)子，可通過拆卸口 2從錐形管3中取出進行密度調(diào)節(jié)；錐形管3由外罩殼4包覆，連接管I通過支承座6與錐形管3相連，法蘭盤7與管道相連。轉(zhuǎn)子5可以通過設(shè)置的開閉口向轉(zhuǎn)子5內(nèi)注入密度已知的標(biāo)液，或使轉(zhuǎn)子5呈中空狀態(tài)。在錐形管3上設(shè)有雙刻度，用以測量自上而下或自下而上兩個方向的流體流量。本實施例制成的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量的功能是I、測量不同密度的流體流量，其操作原理是可通過在轉(zhuǎn)子中注入某種已知密度的標(biāo)液，以達到測量不同密度流體流量的目的。2、測量流向為自下而上的流體流量，其操作原理如傳統(tǒng)的玻璃轉(zhuǎn)子流量計一樣，通過轉(zhuǎn)子自身重力大于其自身浮力以及被測流體對轉(zhuǎn)子造成的壓力差。當(dāng)壓力差不斷增大致使轉(zhuǎn)子受力平衡時，其所讀的刻度值通過轉(zhuǎn)換即為被測流體的流量值。3、測量流向為自上而下的流體流量，被測液體從錐形管與轉(zhuǎn)子間的環(huán)形縫隙自上向下通過。轉(zhuǎn)子受到三個力作用兩個向下的力(轉(zhuǎn)子自身重力，由液體流動造成的轉(zhuǎn)子節(jié)流作用產(chǎn)生的壓力差)，向上的力是轉(zhuǎn)子浮力。開始時，向下的力大于浮力，轉(zhuǎn)子向下運動，隨著轉(zhuǎn)子的下降，轉(zhuǎn)子與錐形管之間的流通面積增大，流速減少，轉(zhuǎn)子受到流體向下的力減少。當(dāng)流體作用力與浮力平衡時，轉(zhuǎn)子停留在某一高度。由此將流量信號轉(zhuǎn)換成位移信號。具體的理論公式推導(dǎo)如下忽略流體對轉(zhuǎn)子的摩擦力，轉(zhuǎn)子平衡時等式P1Vg=P2VgiApA (I)式中P I :轉(zhuǎn)子材料密度；V :轉(zhuǎn)子體積；g :重力加速度；P2:液體密度；A :轉(zhuǎn)子最大橫截面積；Λ P :轉(zhuǎn)子上壓力差，Ap= P1-P2當(dāng)P1 > 卩2時，取“ +，，，當(dāng) P1 < 卩2時，取“_”；由(I)式推出Ap = 土丄 Fg(Z)1 - P )( ^ I
A
式中，當(dāng)P I > P2 時，取“ +，，，當(dāng) P I < P2 時，取由伯努利方程可推導(dǎo)出流過轉(zhuǎn)子前后所產(chǎn)生的壓差與體積之間的關(guān)系為Q = 生(3)
V Pi式中α :流量系數(shù)，與轉(zhuǎn)子 形狀，尺寸有關(guān)；A0 :轉(zhuǎn)子與錐形管壁之間環(huán)形通道面積；因為錐形管的錐角較小，所以Atl與轉(zhuǎn)子在錐形管中的高度h近似成比例關(guān)系，SP A0 = Ch (4)式中，C是與錐形管錐度有關(guān)的比例系數(shù)。將(2) (3) (4)聯(lián)立，消去Λρ與A。得Q = aCh^^^Pl~P^(5)式中，當(dāng)P1 > 口2時，取“+”，當(dāng) P1 < 口2時，取“-”；由式(5)可知，流量與高度有關(guān)。流量系數(shù)α與轉(zhuǎn)子形狀和管道的雷諾數(shù)有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)達到某一數(shù)值時，α趨于一個常數(shù)。流量Q與高度H呈線性關(guān)系。圖I中，連接管I用于流量計與測試流量管段間的連接，拆卸口 2的作用是測量的流體方向不同或者密度不同時，可以通過拆卸口 2將轉(zhuǎn)子5取出，通過改變轉(zhuǎn)子5的重力達到自上而下或自下而上兩個方向上的流體流量測量以及通過改變轉(zhuǎn)子5的密度達到不同密度的流體流量測量。被測流體流經(jīng)錐形管3中，通過平衡狀態(tài)時轉(zhuǎn)子5的停留位置推測出被測流體的流量。外罩殼4用于保護錐形管3不受外界碰撞的損壞，起保護作用。支承座6用于固定錐形管3。法蘭盤7的作用是將流量計固定在管道上。以下是關(guān)于本實施例的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計具體工作原理，發(fā)明人以測量清水為例進行如下說明如圖Ia所示該圖Ia主要顯示的是測量流向為自上而下的清水流量。圖中錐形管3為上窄下闊，采用的轉(zhuǎn)子5設(shè)定為密度小于清水的且保持中空狀態(tài)。當(dāng)清水通過連接管I進入錐形管3時，轉(zhuǎn)子5受到三個力的作用。方向向下的自身重力，清水對轉(zhuǎn)子5造成的方向向下的壓差以及向上的浮力。當(dāng)轉(zhuǎn)子5受力平衡時，讀取與轉(zhuǎn)子5最上邊緣平行的讀數(shù)，選取的刻度是與錐形管3上窄下闊相匹配的讀數(shù)刻度。所讀的刻度值即為被測清水的流量值。如圖Ib所示該圖Ib主要顯示的是測量流向為自下而上的清水流量。圖中錐形管3為上闊下窄，采用的轉(zhuǎn)子5設(shè)定為密度大于清水的且轉(zhuǎn)子5中注滿甘油。當(dāng)清水通過連接管I進入錐形管3時，轉(zhuǎn)子5受到三個力的作用。方向向下的自身重力，轉(zhuǎn)子5自身向上的浮力以及清水對轉(zhuǎn)子5造成的方向向上的壓差。當(dāng)轉(zhuǎn)子5受力平衡時，讀取與轉(zhuǎn)子最上邊緣平行的讀數(shù)，選取的刻度是與錐形管3上闊下窄相匹配的讀數(shù)刻度。所讀的刻度值即為被測清水的流量值。如圖2所示拆卸口 2的安裝采用螺釘8，其中螺釘8的作用是將拆卸口 2固定在外罩殼4上，當(dāng)卸下螺釘8時，可以將拆卸口 2與錐形管3分離，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子5取出，對其進行調(diào)整，以適應(yīng)不同方向的流體流量測量。
如圖3所示該圖是轉(zhuǎn)子5的示意圖。為了能夠滿足對雙向流體流量的測定，本發(fā)明對轉(zhuǎn)子5進行了改造。在本實施例中，轉(zhuǎn)子5的密度是可以改變的。具體是通過轉(zhuǎn)子5上方的開閉口 9往轉(zhuǎn)子5中注入密度已知的標(biāo)液。例如被測的流體是清水時，可以往轉(zhuǎn)子5中注入甘油以改變轉(zhuǎn)子的密度。在改變轉(zhuǎn)子5密度的同時還可以改變轉(zhuǎn)子5的重力。通過這樣對轉(zhuǎn)子5的改變來滿足對測量雙向流體流量的條件。例如，圖3 Ca)所示的是當(dāng)被測的流體流向是自上而下時，流量計中轉(zhuǎn)子的狀態(tài)，此時轉(zhuǎn)子5自身的密度小于被測流體的密度，且此時的轉(zhuǎn)子5呈中空狀態(tài)。圖3 (b)所示的是當(dāng)被測的流體流向是自下而上時，流量計中是轉(zhuǎn)子5的狀態(tài)，此
時轉(zhuǎn)子5由于在自身內(nèi)注入某已知密度的標(biāo)液，致使轉(zhuǎn)子5的密度大于被測流體的密度，且此時的轉(zhuǎn)子5內(nèi)呈充滿狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，其特征在于，該流量計包括連接管(I)、拆卸口(2)、錐形管(3)、外罩殼(4)、轉(zhuǎn)子(5)、支承座(6)以及法蘭盤(7);其中，轉(zhuǎn)子(5)位于錐形管(3)內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子(5)為密度可調(diào)式轉(zhuǎn)子，可通過拆卸口(2)從錐形管(3)中取出進行密度調(diào)節(jié)；錐形管(3)由外罩殼(4)包覆，連接管(I)通過支承座(6)與錐形管(3)相連，法蘭盤(7)與管道相連。
2.如權(quán)利要求I所述的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子(5)上有開閉口，通過開閉口向轉(zhuǎn)子(5)內(nèi)注入密度已知的標(biāo)液，或使轉(zhuǎn)子(5)呈中空狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求I所述的雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，其特征在于，所述的錐形管(3)上設(shè)有雙刻度，用以測量自上而下或自下而上兩個方向的流體流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙向多功能轉(zhuǎn)子流量計，包括連接管、拆卸口、錐形管、外罩殼、轉(zhuǎn)子、支承座以及法蘭盤；其中，轉(zhuǎn)子位于錐形管內(nèi)部，該轉(zhuǎn)子為密度可調(diào)式轉(zhuǎn)子，可通過拆卸口從錐形管中取出進行密度調(diào)節(jié)；錐形管由外罩殼包覆，連接管通過支承座與錐形管相連，法蘭盤與管道相連。能夠測量流向為自上而下或自下而上的雙向流體流量，相對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子流量計，在管道流體流量測量領(lǐng)域中具有更加廣泛的實用性。
文檔編號G01F1/52GK102853868SQ20121029453
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者盧金鎖, 張旭 申請人:西安建筑科技大學(xué)