[发明专利]变面积式差压流量结构及变面积式差压流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流体流量计量技术领域，特别涉及一种变面积式差压流量结构，同时还涉及一种变面积式差压流量计。

背景技术

传统差压式流量计以孔板流量计、文丘里管流量计以及喷嘴流量计为代表，其使用历史悠久，结构简单，工作性能可靠，价格低廉，适用性广，而在电力、化工、炼油、冶金等工业生产中得到广泛应用。由于该类型流量计其仪表信号（差压）与流量为平方关系，其测量范围仅3:1到4:1,且永久压损大。经过多年的实践，这一问题始终没有得到彻底的解决。

传统差压式流量计的数学模型可表示为：

从上述公式可以看出，孔板流量计的质量流量与流经孔板的差压信号的平方根成正比。差压变送器的最大量程比为100:1，那么在此基础上，孔板流量计的最大量程比只有10:1。但是影响孔板流量计的还有其他参数，如流出系数，可膨胀性系数ε等等。所以，一般来说孔板流量计的量程比被限制在4:1左右。且永久压损大。经过多年的实践，这一问题始终没有得到彻底的解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种变面积式差压流量结构，通过加入“弹簧负载纺锤体”的独特设计，使得流量变化时，环隙面积（流体的过通面积）自动变化，其仪表信号（差压）与流量为线性关系，大大提高了量程比高（最高可达到100：1），满足不同流量范围的测量要求；与此同时，本发明的目的之二是提供一种变面积式差压流量计，通过采用目的之一的变面积式差压流量结构，从而构成了一种适于应用的成品流量计装置。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

该变面积式差压流量结构，包括一固定套，所述固定套的中心位置开设有用于接驳流体管道的通道，所述通道的纵向截面为梯形，梯形的大端和小端分别为流体进入端和流体输出端，通道中部的内壁从上向下延伸有至少一叶定位轮板，所述定位轮板的悬空端固定有一与通道同轴的螺杆，所述螺杆的前端部与定位轮板固定，螺杆的后端部设置有限位台阶，螺杆的中部套设有采用同轴方式与螺杆滑动配合的节流滑体，节流体的后端与限位台阶之间的螺杆上套设有压缩弹簧，所述节流滑体包括一段与螺杆同心的纺锤体构造，所述纺锤体构造的小端朝向通道的流体进入端，常态下，所述节流滑体在压缩弹簧的顶紧力作用下，纺锤体构造的大端边缘与通道的内壁四周紧密接触且将通道划分为前腔和后腔，所述前腔包括通道的流体进入端，所述后腔包括通道的流体输出端；

所述固定套上分别开设有取压孔I和取压孔II，所述取压孔I用于连通前腔和外部的测压装置，所述取压孔II用于连通后腔和外部的测压装置。

进一步，所述定位轮板的固定端采用垂直于通道内壁的方式进行固定；

进一步，所述定位轮板的数量为3个且沿通道中部的内壁环面均匀设置，相邻定位轮板的的悬空端之间的夹角为60°；

进一步，纺锤体构造的长度占节流滑体总长度的1/2~2/3。

进一步，所述压缩弹簧采用INCONEL X750特种合金制成。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该变面积式差压流量计，包括如前所述的变面积式差压流量结构，还包括夹持法兰I和夹持法兰II，所述夹持法兰I和夹持法兰II采用对夹式结构将变面积式差压流量结构紧密夹持在两者之间，所述夹持法兰I和夹持法兰II的中部开设有用于对接通道的管孔。

进一步，所述夹持法兰I和夹持法兰II为不锈钢材质。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用了变面积式差压流量结构的流量计，打破了传统差压式流量计其节流面积比固定不变、测量范围不变的局限性，在测量过程中节流面积随着流量变化而变化，其仪表信号（差压）与流量为线性关系，大大提高了量程比高（最高可达到100：1），满足不同流量范围的测量要求；

2.本发明的流量计适用于绝大多数工业流体，具有优越的调节比以及高精度，同时其对夹式设计便于安装，无需昂贵的管道口径变换，即可计算低流量，适用于多种场合，包括危险环境下；

3.装置中所采用的压缩弹簧采用广泛使用的“太空合金”INCONEL X750进行制造，可在高温及腐蚀环境中运行，且弹簧在650℃高温下经过了数小时的硬化处理以及400℃以上的高温热处理，从而具有良好的弹性以及防松弛性，适合长时间使用。