[其他]寬溫壓電渦街流量計(jì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000001855
• 申請日: 1986-03-19
• 公開（公告）號: CN1004834B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜仲霞;張興仁;朱慶恩;儲利榮
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶工業(yè)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(jì)，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?zé)o機(jī)粘接膠固裝，可免除焊接高溫的不利影響及昂貴的焊接設(shè)備。新工藝采用溫度補(bǔ)償片，使溫度補(bǔ)償簡單易行，便于設(shè)計(jì)制造，溫度特性優(yōu)越，具有很高的溫度上限并能耐受劇烈的溫度沖擊。本技術(shù)適合成批生產(chǎn)和推廣使用。

本發(fā)明是一種寬溫壓電渦街流量計(jì)及制造這種新穎流量計(jì)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(jì)用于測量常溫、高溫流體的流速或流量。采用本發(fā)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(jì)，進(jìn)一步改進(jìn)工藝成為溫度自補(bǔ)償半自由埋裝工藝，則溫度特性可進(jìn)一步提高。本發(fā)明所述的寬溫壓電渦街流量計(jì)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(fā)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(nèi)裝敏感元件的傳感器。

所謂渦街流量計(jì)是一類利用卡曼（Karman）渦街原理測量流體流速或流量的計(jì)量裝置。當(dāng)流體中垂直插入一根非流線型的柱狀阻力體時(shí)，流經(jīng)阻力體兩側(cè)的流體交替地產(chǎn)生兩列旋渦，稱為卡曼旋渦。產(chǎn)生旋渦的柱狀阻力體稱為旋渦發(fā)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(shù)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)是常數(shù)，d為旋渦發(fā)生體的特征寬度?？鼫u街對旋渦發(fā)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(zhuǎn)換為頻率與流速成正比的交變電信號，即構(gòu)成壓電渦街流量計(jì)。壓電元件靈敏度高、反應(yīng)快、信號強(qiáng)、響應(yīng)范圍寬且不易疲勞，可以裝在旋渦發(fā)生體內(nèi)部與流體隔離而又不影響測力，加上渦街流量計(jì)本身的優(yōu)點(diǎn)（沒有運(yùn)動部件，輸出頻率對壓力、溫度、粘度等不敏感，頻率計(jì)量不易干擾等），使得壓電渦街流量計(jì)成為精度高、量程寬、穩(wěn)定、可靠的流量計(jì)量裝置。

特開昭57-52820公開了一種工藝技術(shù)，用一固定在發(fā)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(shù)中選擇合適的凹槽（即孔穴）深度L，可以使發(fā)生體和固定塊間的熱膨脹差抵消發(fā)生體與壓電元件及絕緣體之間的熱膨脹差。

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

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

本發(fā)明所提供的產(chǎn)品保留了已有技術(shù)的大部份技術(shù)特征。如圖1、圖2所示，寬溫壓電渦街流量計(jì)也具有一個(gè)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)生體伸入表體管內(nèi)的一端呈自由態(tài)，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(fā)生體位于表體管外的端面中心處，沿旋渦發(fā)生體縱軸方向作有一個(gè)與表體管內(nèi)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(fā)生體產(chǎn)生并接收的卡曼渦街交變力轉(zhuǎn)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(jīng)端子盒（15）送至分裝的電子線路。

為了與對比文件進(jìn)行比較，圖4給出了特開昭57-52820的旋渦發(fā)生體剖面圖。圖5表示了新工藝即帶補(bǔ)償片的旋渦發(fā)生體。本發(fā)明所述的孔穴（5）是一個(gè)直壁平底埋裝孔，其內(nèi)壁是直壁并且平行于旋渦發(fā)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?？椎讘?yīng)是一個(gè)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(yīng)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）?？傊?，孔穴（5）應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)與旋渦發(fā)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(fā)生體相同或不同的材料制成。