[發明專利]一種水流量標準裝置中的換向器及其換向方法

無效

• 申請號: 201010109593.7
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101788323A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 馬龍博;鄭建英
• 申請（專利權）人: 浙江省計量科學研究院
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種水流量標準裝置中的換向器及其換向方法。

背景技術

目前的國內外計量技術機構中，水流量標準裝置使用的換向器主要有兩種：一是閉式換向器；二是“褲衩”式開式換向器。這兩種換向器在一定程度上滿足了當前檢測、檢定中的量值傳遞要求，但隨著液體流量計量技術的發展，上述換向器已不能很好的滿足儀表測量精度越來越高的要求，因此在使用中暴露出的問題也越來越多。如閉式換向器的水流擾動問題，在換向器突然進行換向時，水流流速和壓強都將發生急劇變化，產生水擊波，這種水擊波將會沿管道向管道入口傳播，因而造成穩定流動狀態的水的擾動，進而影響流量計的計量性能。由于上述水流擾動問題是閉式換向器無法克服的嚴重缺陷，因此該型換向器在水流量標準裝置中的使用量越來越少，逐漸被對水流不產生擾動的“褲衩”式開式換向器取代；圖1給出了“褲衩”式開式換向器結構組成。圖1中，“褲衩”式開式換向器包括換向噴嘴1、第一分流器2、第一換向流道31、第二換向流道32、相互匹配的換向器計時導桿4和光電轉換器5。其中，第一分流器2有相鄰的第一分流漏斗21和第二分流漏斗22，第一分流漏斗21和第二分流漏斗22的下端分別對應有第一導引管211和第二導引管222；此外，第一導引管211和第二導引管222的下端分別對應地置于第一換向流道31和第二換向流道32中；換向器計時導桿4與第一分流器2固定連接并與光電轉換器5相配合產生計時控制信號。由于第一導引管211和第二導引管222、以及第一換向流道31和第二換向流道32的形狀酷似“褲衩”，因此具有該種結構的開式換向器被稱為“褲衩”式開式換向器。其工作原理及對應的換向流量模型可由圖2表示。由圖2可以看出該型換向器的工作過程可以分為以下幾個階段：①t₀-t₁₀階段，在該階段換向器開始由旁通管向計量罐換入，噴嘴噴出的水流由旁通管逐漸流入計量罐，此時計時器并未計時，該過程流入計量罐的水的累積量用A表示；②t₁₀-t₂₀階段，在該階段換向器逐漸完全換入，計時器開始由t₁₀時刻計時，噴嘴噴出水流逐漸完全流入計量罐，該過程流入計量罐的水流累積量用B表示；③t₂₀-t₃₀階段，在該階段換向器換向結束，噴嘴噴出的水流完全進入計量罐，計時器接續t₁₀-t₂₀階段繼續進行連續的計時，該過程流入計量罐的水流累積量用G表示；④t₃₀-t₄₀階段，在該階段換向器開始由計量罐向旁通管換出，噴嘴噴出的水流由計量罐逐漸流入旁通管，計時器接續t₂₀-t₃₀階段繼續進行連續的計時，該過程流入計量罐的水流累積量用E表示；⑤t₄₀-t₅₀階段，在該階段換向器逐漸由計量罐向旁通管完全換出，計時器在時刻t₄₀停止計時，且噴嘴噴出的水流也逐漸完全流入旁通管，該過程流入計量罐的水流累積量用F表示。根據上述分析知道，換向器的整個換向過程可以分為換入/換出兩個過程，這兩個過程為方向相反的過程，因此換向器換向的整個過程中換入/換出是不同向的。根據換向器的工作過程及計時的開始與結束時刻，可以得到換向器在換入/換出過程中流入計量罐中的水流累積量為Q＝A+B+G+E+F，計時時間段為t₁₀-t₄₀，由此可以得到換向器換向周期內的平均流量為q＝Q/(t₄-t₁)。由于換向器噴嘴部分的流速分布不均勻及換向器換入/換出不同向，導致上述流量并不是換向器換向周期內管道中的實際流量，管道中的實際流量應該為：q₁＝(B+C+G+D+E)/(t₄-t₁)。要使得q＝q₁，必須有：A+B+G+E+F＝B+C+G+D+E，即A+F＝C+D。要滿足A+F＝C+D，必須根據流速分布對計時器的脈沖觸發位置進行調整。實際上，流量不同時，換向器噴嘴噴出的水流流速分布也不同，如果將脈沖觸發位置根據某一流量下的流速分布進行調整并置于一固定位置處，則在該流量下換向器引起的不確定度將會較小，而在其它流量下，流速分布及脈沖觸發位置導致換向器引起的不確定度將會大大增加，根據不同流量不斷調整脈沖觸發位置的方式又不具有可行性，因此這種換向器很難實現A+F＝C+D，所以換向器換入/換出的一個周期內得到的平均流量與實際流量具有較大誤差，這就給裝置帶來較大的不確定度。要想較好的解決開式換向器“換入/換出”不同向帶來的不確定度較大問題，比較可行的辦法就是使得開式換向器“換入/換出同向”。