[發明專利]一體化流量、風速傳感器

無效

• 申請號: 200710053948.3
• 申請日: 2007-02-02
• 公開（公告）號: CN101236099A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 李波;王凱;周正
• 申請（專利權）人: 河南光力科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/69
• 分類號: G01F1/69;G01F1/20
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種礦用瓦斯抽放綜合參數測定儀所使用的流量傳感器，尤其涉及一種具有熱式射流雙原理的一體化流量、風速傳感器。

背景技術

隨著石油和天然氣資源相對減少，煤炭這種傳統能源重新得到了重視和廣泛應用，我國是一個煤炭的生產大國，在一次能源構成中煤炭占70％以上的比重，在未來相當長的時期內，這一比例仍將保持穩定。在煤炭、金屬等礦井的開采過程中礦層和巖層內部不均勻地積聚了一定量的瓦斯氣體(主要是甲烷、空氣與二氧化碳等氣體的混合物)，這些氣體是極其危險的，如果抽放不及時或處理不當即可引起井下瓦斯“突透”與瓦斯爆炸，因此對瓦斯氣體抽放的監控是煤碳、金屬等礦井安全生產最重要的項目之一。近年來隨著煤炭需求量增大及煤礦的不斷開采，煤礦礦難事故也不斷增加。煤礦井下瓦斯氣的抽放及監測受到國家安全監督部門的高度重視。目前我國對井下瓦斯氣體的控制主要采取：在瓦斯高危區采掘面鉆孔并安裝管道進行抽放。其具體實施是將采掘面均勻的鉆孔(孔深50-100m直徑100mm的細孔)并安裝瓦斯抽放“子”管，而后將多根“子”管匯合并通過一次閥門安裝在井下巷道中的瓦斯抽放“支”管上，由一臺或多臺大功率瓦斯抽放泵抽出直接排放大氣或進行綜合利用(天然氣能源)，待瓦斯抽放干凈后再施行生產開采。對瓦斯抽放的監控內容包括：主抽管也就是“支”管和每條鉆孔抽放管(“子”管道)的甲烷濃度、氣體流量、氣體壓力、氣體溫度等參數，其中屬氣體流量最難檢測。煤礦現場在每個采掘區面就有上百根“子”管，而且“子”抽放管內部的流量和負壓波動范圍較大(流量從5-500L/min)，使用現有單一量程的流量傳感器是無法精確測量這么寬的流量變化范圍的。現有的流量傳感器常用的有熱式質量流量傳感器及流體振動式流量傳感器(如渦節、射流)，熱式原理測量流量具有靈敏度高的特點，可測低流量(流量在0-50L/min)，但對高流量分辨能力差。射流流量傳感器則有性能穩定，計量精度高的優點，但有起動流速較高的缺點(1.5m/s的流速)。使用兩個不同原理、不同量程的傳感器同時精確測量一條管道流量從技術實現角度上也有一定的復雜性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測試范圍寬，應用范圍廣的一體化流量、風速傳感器。

為了實現上述目的，本發明的技術方案在于采用了一種一體化流量、風速傳感器，該傳感器由熱式質量流量傳感器和流體振動式流量傳感器串接設置成為一個整體。

所述的熱式質量流量傳感器設置在前部，流體振動式流量傳感器設置在尾部，兩者之間串設有具有氣流緩沖作用的進氣穩流腔。

所述的熱式質量流量傳感器由進氣嘴通道及其側壁上安設的測溫電阻和測速電阻構成。

所述的流體振動傳感器由自前至后設置的噴嘴、流體振動產生腔、流體振動產生腔出口阻擋壁、出口穩流腔及出氣嘴組成，其中，在流體振動產生腔中與噴嘴正對設置有通高的流體折射靶柱，在出口穩流腔中間的振動流體匯合點處設置有一頻率檢測柱。

所述的噴嘴為一上下貫通流體振動產生腔的窄縫結構。

所述的流體振動產生腔為與噴嘴的窄縫方向相同的柱形腔體，噴嘴的窄縫結構兩側設有兩個對稱的漸開導流斜壁面，在流體振動產生腔的出口阻擋壁前兩側設有兩個對稱的漸收射流斜壁面。

所述的導流斜壁面為兩個對稱的漸開平面。

所述的射流斜壁面為兩個對稱的漸收平面。

所述的流體折流靶柱為等腰三角形靶柱，等腰三角形靶柱的底柱面正對噴嘴方向。

所述的噴嘴的前端設有倒角結構。

本發明的一體化流量、風速傳感器是基于熱膜鉑電阻在氣流中變冷電阻減小和射流流量傳感器中有氣流進入時輸出與氣體流速相對應的脈沖這兩種原理，從傳感器結構上實現了一體化的統一。本發明的傳感器由熱式質量流量傳感器和流體振動式流量傳感器串接設置成為一個整體，當流量較低時，可以使用熱式質量流量傳感器進行測量；當流量較高時，可以切換到流體振動式流量傳感器進行測量，本發明的傳感器使用常規的方法即可以測量低流量，也可以用于測量高流量，測量范圍大大增寬，具有很好的社會經濟效益。另外，在熱式質量流量傳感器與流體振動式流量傳感器之間設置的進氣穩流腔具有緩沖氣流的作用，氣流在經過進氣穩流腔后可以產生穩定的振蕩。本發明結構簡單，無可動件，性能穩定，重復性好，具有很好的社會價值和經濟價值，易于推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式