[其他]寬溫壓電渦街流量計

在審

• 申請號: 101986000001855
• 申請日: 1986-03-19
• 公開（公告）號: CN1004834B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發明（設計）人: 姜仲霞;張興仁;朱慶恩;儲利榮
• 申請（專利權）人: 重慶工業自動化儀表研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

寬溫壓電渦街流量計，指一種用卡曼（Ｋａｒｍａｎ）渦街原理測量流體流量的裝置及制造這種裝置的新工藝。新工藝采用高溫無機粘接膠固裝，可免除焊接高溫的不利影響及昂貴的焊接設備。新工藝采用溫度補償片，使溫度補償簡單易行，便于設計制造，溫度特性優越，具有很高的溫度上限并能耐受劇烈的溫度沖擊。本技術適合成批生產和推廣使用。

本發明是一種寬溫壓電渦街流量計及制造這種新穎流量計的工藝，后者是一種半自由埋裝工藝，也可用來制造各種寬溫壓電測力傳感器。壓電渦街流量計用于測量常溫、高溫流體的流速或流量。采用本發明所述的壓電元件的半自由埋裝工藝可制成溫度范圍更寬的寬溫壓電式渦街流量計，進一步改進工藝成為溫度自補償半自由埋裝工藝，則溫度特性可進一步提高。本發明所述的寬溫壓電渦街流量計特別適用于測量溫度變化劇烈的流體的流速或流量，如各種高溫液體、氣體和蒸汽等。本發明所述的工藝還適用于各種敏感元件、特別是各向異性敏感元件的裝固，制成各種內裝敏感元件的傳感器。

所謂渦街流量計是一類利用卡曼（Karman）渦街原理測量流體流速或流量的計量裝置。當流體中垂直插入一根非流線型的柱狀阻力體時，流經阻力體兩側的流體交替地產生兩列旋渦，稱為卡曼旋渦。產生旋渦的柱狀阻力體稱為旋渦發生體，旋渦頻率f與流體流速V成正比：

……（1）

式中St為斯特勞哈爾系數，在一定雷諾數范圍內是常數，d為旋渦發生體的特征寬度。卡曼渦街對旋渦發生體交替的旋渦升力，這一交替升力可稱為卡曼渦街交變力，若由壓電元件轉換為頻率與流速成正比的交變電信號，即構成壓電渦街流量計。壓電元件靈敏度高、反應快、信號強、響應范圍寬且不易疲勞，可以裝在旋渦發生體內部與流體隔離而又不影響測力，加上渦街流量計本身的優點（沒有運動部件，輸出頻率對壓力、溫度、粘度等不敏感，頻率計量不易干擾等），使得壓電渦街流量計成為精度高、量程寬、穩定、可靠的流量計量裝置。

特開昭57-52820公開了一種工藝技術，用一固定在發生體上的固定塊將壓電元件及絕緣體壓緊，采用的固定方法是焊接。在公開技術中選擇合適的凹槽（即孔穴）深度L，可以使發生體和固定塊間的熱膨脹差抵消發生體與壓電元件及絕緣體之間的熱膨脹差。

但是上述技術措施勢必選擇兩種不同熱膨脹系數的材料（例如兩種不銹鋼），況且按照這一公開技術選擇凹槽深度會給設計和制造都帶來不便。

本發明的目的在于放寬旋渦發生體的選材范圍，并使溫度補償與埋裝孔穴的深度無關，從而使設計、加工大大簡便，利于生產和推廣使用。本發明所提供的技術關鍵在于，在埋裝體中增設一塊能起溫度補償作用的補償片，其材料及厚度的選擇使得軸向熱膨脹應力為零。

本發明所提供的產品保留了已有技術的大部份技術特征。如圖1、圖2所示，寬溫壓電渦街流量計也具有一個兩端帶法蘭盤的管狀表體（1），使用中借助法蘭盤接裝在被測流體的管路中，旋渦發生體（2）為具有對稱橫截面的柱狀阻力體，其橫截面可以是T形、梯形或其他公知形狀。旋渦發生體垂直插入表體管中，過管心且延伸橫貫全管。插口開于表體管的中段，插口處的表體部有一向外的安裝座（4）。旋渦發生體根部有一朝徑向突出的安裝盤（3），在表體管外與安裝座（4）緊裝并用密封壓板（12）密封。旋渦發生體伸入表體管內的一端呈自由態，或由插口對面的管壁上的支架支承，支架處有密封件（13）。在旋渦發生體位于表體管外的端面中心處，沿旋渦發生體縱軸方向作有一個與表體管內流體不相通的孔穴（5），其中裝有壓電元件（6）。壓電元件的作用是將旋渦發生體產生并接收的卡曼渦街交變力轉換為交變頻率與流速成正比的交變電信號。交變電信號由引線（14）引出，經端子盒（15）送至分裝的電子線路。

為了與對比文件進行比較，圖4給出了特開昭57-52820的旋渦發生體剖面圖。圖5表示了新工藝即帶補償片的旋渦發生體。本發明所述的孔穴（5）是一個直壁平底埋裝孔，其內壁是直壁并且平行于旋渦發生體的縱軸。所說孔穴包括圓形的（圓孔）或方形、矩形（槽穴）的孔穴。孔底應是一個平面，并且與孔壁直交。要求平底與壓電元件及下面將提到的埋裝件能貼緊，因此孔底應研磨，平整光潔。為加工簡單起見，也可在孔底貼上具有研磨平面的平片狀墊片（7）。總之，孔穴（5）應當具有一個與旋渦發生體縱軸直交的足夠平潔的埋裝平底（8）。墊片可以用與旋渦發生體相同或不同的材料制成。