专利名称：带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计的制作方法
技术领域：
本发明属于液体流量测量仪器，具体涉及到列状多孔整流器应用于水平式金属管浮子流量计中的技术。
背景技术：
浮子流量计的流量检测元件一般是由一根自下而向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴移动的浮子所组成。被测流体从下向上经过锥管和浮子形成的环隙时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重力时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重力时，浮子便稳定在某一高度，浮子在锥管中高度和通过的流量有一一对应关系。浮子式流量计具有结构简单、使用维修方便、对仪表前直管段的要求不高、压力损失小且恒定、量程比大、流量检测元件的输出接近于线性、适用范围广等特点。目前，在我国化工、石油等工业生产中所使用的浮子流量计，其安装形式均为垂直式，安装方式单一且要求严格，给生产设计造成一定的难度。如果已有的管道是水平固定的，还需将水平管道先改为垂直管道才能安装流量计，而当管道周围无富裕空间时则很难再加装流量计，这样缩小了浮子流量计的应用领域，限制了浮子流量计的发展，因此水平式安装的浮子流量计应运而生。专利号为98200488.5的曾设计了一种水平安装的金属管浮子流量计，因为它的特殊结构使得它可以安装在水平管道上。国内的几个厂家也有水平安装金属管浮子流量计的产品，如克罗尼的H256水平安装式金属管浮子流量计，北京空港北光仪表有限公司的F56H水平式金属管浮子流量计等。虽然这种新型的浮子流量计克服了传统的浮子流量计的弊端，但是因其结构的特殊性使得传感器内部的流场发生畸变，浮子左右受力不平衡，导致浮子抖动，进而影响了浮子流量计的测量精度，这种现象在大流量下表现的尤为突出。流场的畸变对流量计测量精度的影响必须妥善解决，但是仅仅对水平式金属管浮子流量传感器本身的结构来进行优化是不够的，实验证明这种结构不能有效改善流场的分布，本发明的提出可以使上述问题得以彻底解决。
发明内容
针对上述几种水平式浮子流量计的弊端，本发明的目的是提供一种带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，可有效解决水平式金属管浮子流量计中存在浮子的抖动问题，该浮子流量计可以方便安装在水平管道上，并且可以提高水平式金属管浮子流量计的测量精度。
以下参照附图对本发明的结构原理予以说明。带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，主要由传感器构成。传感器主要包括底部法兰1、流体进出口法兰2、列状整流器3、锥管4、顶部盖板5、磁铁护壳6、支撑架7、外部直管8、浮子9、顶部法兰10。流体进口管段12与内部流道11之间为平滑过渡连接，列状整流器3位于锥管4和内部流道11的结合处。在顶部法兰10的下沿设有支撑架7，支撑架7可以有效地限制浮子的运动形式，但是这种限制并不能完全抑制浮子的抖动，配和列状整流器3则可以有效的解决浮子抖动。浮子9上下端的细杆分别穿过支撑架7和列状整流器3，顶部盖板5套装磁铁护壳6并与顶部法兰10螺栓固定，磁铁13位于磁铁护壳6中。列状整流器3上的孔为非均匀排列，将列状整流器3的截面依从流体入口到出口的方向由左至右分为左、中、右三个区域(整流器结构示意图如图2所示)。中间(II)区域设置3列孔，左端(I)区域设置1列，右端(III)区域设置2列，每个区域的孔径相等，孔经的分布保证其流通面积之比等于其流速之比，根据VL∶VR＝AL∶AR计算得到，式中VL-列状整流器左端平均流速(m/s)；VR-列状整流器右端平均流速(m/s)；AL-列状整流器左端流通面积(m2)；AR-列状整流器右端流通面积(m2)。
本发明的有益效果及优点是，带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计与现有的水平式金属管浮子流量计相比，具有更高的测量精度，大大提高了水平式金属管浮子流量计的性能，而且本发明使用的整流器比以往的管式、Zanker式整流器结构简单，安装方便。本发明不仅解决了我国在石油、化工设计生产中使用的浮子流量计只能垂直安装的问题，更为重要的是流量计精度的提高及该流量及性能的优化更加方便了用户的使用，该流量计在生产过程中的作用也将更加重要。
图1为带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计结构原理图。
图2为列状多孔整流器的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明做进一步的说明。带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，主要是在传感器部分作出新的设计。流体进口管段12与内部流道11之间为光滑的过渡连接，进口管段与内部流道管段垂直。内部流道11与锥管4连为一体并置于外部直管8的内部，列状整流器3置于内部流道11和锥管4的结合处。浮子9设计为具有上下端杆的形式，上下端杆分别穿过支撑架7和列状整流器3，当有介质流动时浮子9可以在支撑架7和列状整流器3的限制下在锥管4内上、下移动。在顶部法兰10内圆的下沿加工一个凹台装入支撑架7，以限制浮子9的抖动。顶部盖板5套入磁铁护壳6后焊接为一体，磁铁13内嵌于磁铁护壳6中，安装时用螺栓与顶部法兰10固定。底部法兰1的上盖与内部流道11焊接，底部法兰1的设置主要便于传感器的拆装。列状整流器3的截面分为三个区域，中间(II)区域设置3列(18孔)，孔径为11.5mm。左端(I)区域设置1列(3孔)，孔径为14.5mm。右端(III)区域设置2列(8孔)，孔径为7.5mm。
通过进出口法兰2将水平式金属管浮子流量计与被测流体的管道连接在一起，左端为流体进口，右端为流体出口。被测介质从流体进口管段12进入浮子流量传感器，沿内部流道11向上流动，此时的流形已经出现畸变，流形畸变的流体介质经过列状整流器3后流形被优化，使得浮子9底部受到由于流体速度引起的向上的压力基本上对称，该压力与浮子9在流体中所受到浮力的合力，使浮子9克服其自身的重力而向上运动。随着浮子9与锥形管4间环隙面积的增大，流体流过环形面积的速度不断减小，直至向上的力同向下的力相平衡时，浮子体9将相对静止在某一位置。即当浮子9的重力、所受浮力及由流体速度引起向上的压力三者平衡时，浮子9处于平衡状态。
这种浮子流量计对于大流量下的流场具有非常明显的优化效果，提高了水平式浮子流量计的测量精度和性能指标，构造简单，安装方便，压力损失小，行程短，普遍适用于石油、化工等工业生产行业。
权利要求
1.带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，主要由传感器构成，其特征在于所述的传感器主要包括底部法兰1、流体进出口法兰2、列状整流器3、锥管4、顶部盖板5、磁铁护壳6、支撑架7、外部直管8、浮子9、顶部法兰10，流体进口管段12与内部流道11之间为平滑过渡连接，列状整流器3位于锥管4和内部流道11的结合处，在顶部法兰10的下沿设有支撑架7，浮子9上下端的细杆分别穿过支撑架7和列状整流器3，顶部盖板5套装磁铁护壳6并与顶部法兰10螺栓固定，磁铁13位于磁铁护壳6中。
2.根据权利要求1所述的带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，其特征在于所述列状整流器3上的孔为非均匀排列，所述列状整流器3的截面分为三个区域，中间区域设置3列孔，左端区域设置1列，右端区域设置2列，每个区域的孔径相等，孔径的分布保证其流通面积之比等于其流速之比，根据VL∶VR＝AL∶AR计算得到，式中VL-列状整流器左端平均流速(m/s)；VR-列状整流器右端平均流速(m/s)；AL-列状整流器左端流通面积(m2)；AR-列状整流器右端流通面积(m2)。
全文摘要
带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计，主要由传感器构成。传感器主要包括列状整流器、锥管、磁铁护壳、支撑架、浮子、磁铁等。流体进口管段与内部流道之间为平滑过渡连接，列状整流器位于锥管和内部流道的结合处。在顶部法兰的下沿设有支撑架，浮子上下端的细杆分别穿过支撑架和列状整流器，顶部盖板套装磁铁护壳并与顶部法兰螺栓固定，磁铁位于磁铁护壳中。列状整流器上的孔为非均匀排列，孔径的分布保证其流通面积之比等于其流速之比，根据V
文档编号G01F1/05GK1648613SQ20051001317
公开日2005年8月3日 申请日期2005年2月2日 优先权日2005年2月2日
发明者张涛, 叶佳敏, 葛利俊 申请人:天津大学