[發(fā)明專利]一種模塊化壓力位差式層流流量傳感元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010122090.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN111307228B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董雙雙;王晴晴;張洪軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F1/48
• 分類號(hào): G01F1/48
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發(fā)明公開了一種模塊化壓力位差式層流流量傳感元件。包括殼體和安裝在殼體上的取壓管座，其特征在于所述取壓管座包括第一取壓管座和第二取壓管座，所述殼體上設(shè)有第一貫通孔道和第二貫通孔道，第一貫通孔道和第二貫通孔道內(nèi)分別安裝有多個(gè)毛細(xì)管組件，第一貫通孔道內(nèi)毛細(xì)管組件之間形成第一取壓腔室，第二貫通孔道內(nèi)毛細(xì)管組件之間形成第二取壓腔室，第一取壓管座與第一取壓腔室連通，第二取壓管座與第二取壓腔室連通。在傳感元件殼體不變的情況下，通過調(diào)整毛細(xì)管直徑和數(shù)量可改變傳感元件的流量測(cè)量范圍。這種模塊化設(shè)計(jì)的壓力位差式層流流量傳感元件具有結(jié)構(gòu)緊湊、型式統(tǒng)一、易于系列化和性能可靠的特點(diǎn)，適合于高精度流量測(cè)量需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種模塊化壓力位差式層流流量傳感元件。

背景技術(shù)

層流流量計(jì)具有無(wú)可動(dòng)部件、量程比寬、測(cè)控準(zhǔn)確、能夠進(jìn)行瞬時(shí)流量測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在微小氣體流量測(cè)量和瞬時(shí)氣體流量測(cè)量具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

層流流量計(jì)是基于哈根-伯肅葉定律工作的，即流經(jīng)測(cè)量流道的流量與層流元件進(jìn)出口兩截面的壓差是成線性關(guān)系的。但是，流量與壓差的線性關(guān)系只有在充分發(fā)展層流流動(dòng)情況下才成立。典型的層流流量傳感器結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由傳感器殼體19、層流阻流件21、整流器22、取壓管座20組成。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，層流元件進(jìn)出口流動(dòng)損失和層流元件入口段流動(dòng)損失等非線性流動(dòng)損失不可避免，因此，流量和差壓不能保證很好的線性。當(dāng)然，增大毛細(xì)管長(zhǎng)徑比可提高傳感器的線性度，對(duì)同時(shí)會(huì)增大傳感器尺寸和壓損，應(yīng)用受到一定限制。

為了進(jìn)一步提高層流傳感元件的線性，研究者提出了壓力位差式層流流量測(cè)量方法。這種方法可以消除流體進(jìn)出毛細(xì)管損失和毛細(xì)管層流入口段流動(dòng)損失，具有更好的線性，應(yīng)用前景廣闊。本向發(fā)明的目的是針對(duì)壓力位差式層流流量測(cè)量傳感技術(shù)進(jìn)行實(shí)用化設(shè)計(jì)，推動(dòng)該技術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了將壓力位差式層流流量測(cè)量技術(shù)用于實(shí)際，設(shè)計(jì)線性好、結(jié)構(gòu)緊湊、易于系列化的傳感器結(jié)構(gòu)型式，提出了本項(xiàng)發(fā)明。具體如下：

一種模塊化壓力位差式層流流量傳感元件，包括殼體和安裝在殼體上的取壓管座，所述取壓管座包括第一取壓管座和第二取壓管座，所述殼體上設(shè)有第一貫通孔道和第二貫通孔道，第一貫通孔道和第二貫通孔道內(nèi)分別安裝有多個(gè)毛細(xì)管組件，第一貫通孔道內(nèi)毛細(xì)管組件之間形成第一取壓腔室，第二貫通孔道內(nèi)毛細(xì)管組件之間形成第二取壓腔室，第一取壓管座與第一取壓腔室連通，第二取壓管座與第二取壓腔室連通，第一取壓腔室和第二取壓腔室位置不同。

進(jìn)一步的，所述的第一貫通孔道內(nèi)安裝有第一毛細(xì)管組件和第三毛細(xì)管組件，第一毛細(xì)管組件和第三毛細(xì)管組件之間構(gòu)成第一取壓腔室，第二貫通孔道內(nèi)安裝有第二毛細(xì)管組件和第四毛細(xì)管組件，第二毛細(xì)管組件和第四毛細(xì)管組件之間構(gòu)成第二取壓腔室。

進(jìn)一步的，所述第一毛細(xì)管組件和第四毛細(xì)管組件為短組件，第二毛細(xì)管組件和第三毛細(xì)管組件為長(zhǎng)組件，第一毛細(xì)管組件、第四毛細(xì)管組件、第二毛細(xì)管組件和第三毛細(xì)管組件位置交叉對(duì)稱，在第一貫通孔道和第二貫通孔道內(nèi)第一毛細(xì)管組件與第二毛細(xì)管組件安裝位置對(duì)應(yīng)，第三毛細(xì)管組件和第四毛細(xì)管組件安裝位置對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述殼體是在一整塊材料上加工而成，設(shè)有第一取壓管座安裝孔和第二取壓管座安裝孔，第一取壓管座安裝孔對(duì)應(yīng)第一貫通孔道并與其聯(lián)通，第二取壓管座安裝孔對(duì)應(yīng)第二貫通孔道并與其聯(lián)通，在中部位置開有一個(gè)溫度傳感器探頭安裝孔，所述溫度傳感器探頭安裝孔不與第一貫通孔道和第二貫通孔道聯(lián)通，用于安裝溫度傳感器探頭。

進(jìn)一步的，所述毛細(xì)管組件由不銹鋼管殼、數(shù)根毛細(xì)管和兩個(gè)毛細(xì)管支撐塊組成，支撐塊安裝在不銹鋼管殼兩端，利用支撐塊上小孔位置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管的有序排列。

進(jìn)一步的，在傳感元件殼體不變的情況下，通過調(diào)整毛細(xì)管組件中毛細(xì)管直徑和數(shù)量可改變傳感元件的流量測(cè)量范圍，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的傳感元件設(shè)計(jì)。