一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的制作方法

本实用新型涉及气固或液固两相流测量技术领域，尤其涉及一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头。

背景技术：

气固或液固流态化在工业生产中起着重要的作用，气固流态化与生产过程的节能、降耗和开发新工艺过程密切相关，已在化工、石油、制药、农业、食品、发电等工业得到广泛应用。液固流化床以液体为流化介质，与生产过程的离子交换、吸收和催化裂化过程密切相关，已应用于湿法冶金、选矿、化工、石油化工、生物化工、离子交换、聚合反应、吸收等领域。因此，流化床反应器中的流动特性一直都是研究热点，对流化床中固体颗粒速度、气固两相空隙率、液固两相空隙率等特征参数的准确测量，对于流化床内的流动行为、轴向及径向混合、传热、传质特性的研究具有重要意义。

颗粒参数的测试方法大致分为两类：一类是非接触式，主要有激光多普勒测速仪(ldv)和粒子图像测速技术(piv)，激光多普勒测速仪的测量精度高、响应快，但不适用于测量高浓度和较大颗粒的运动速度，且在测量前期需进行复杂的标定，对实验环境也有较高的要求；粒子图像测速技术具有实验速度快、效率高、可测的速度范围大、可对整个区域内的二维或三维流场进行无干扰测量，但也不适用高浓度和较大颗粒运动速度的测量，并且价格昂贵。

另一类是接触式，常用的有光纤颗粒速度探头测量以及冲击力法、等速采样法和热平衡法等测量，上述方式存在的共同缺点是测量精度不高。

因此，急需一种能测量高浓度颗粒运动速度、成本低以及测量方便快捷的固体颗粒的速度测量探头。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头，能够测量高浓度颗粒运动速度的测量、降低测量成本，解决现有速度测量探头测量不方便的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头，包括：

探针杆和至少两个探针头管，每个所述探针头管从所述探针杆的一端插入所述探针杆内；

基座，其一端连接于所述探针杆的另一端，另一端设有光源耦合端口及与所述探针头管一一对应的信号耦合端口；

光纤束，与所述探针头管一一对应，每个所述光纤束的一端包裹于所述探针头管内，每个所述光纤束的发射光纤均通过所述光源耦合端口从基座引出并由同一光源照射，每个所述光纤束的接收光纤分别通过对应的所述信号耦合端口从基座引出；

套管，其套设于所述探针杆外并使所述探针杆连接所述探针头管的一端伸出。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，还包括套管，其套设于所述探针杆外并使所述探针杆连接所述探针头管的一端伸出。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，还包括连接件，所述连接件的一端插设于所述探针杆内，另一端伸出所述探针杆，所述连接件上设有用于插设所述探针头管且与所述探针头管一一对应的安装孔。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述连接件为阶梯杆，所述阶梯杆的大径段的外径小于等于所述探针杆的外径且大于所述探针杆的内径。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述探针杆与所述连接件密封连接。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述探针杆与所述连接件通过胶粘连接。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，还包括连接于所述基座的封盖，所述封盖上设有带有所述光源耦合端口的第一安装管，及带有所述信号耦合端口的第二安装管。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述第一安装管的中心轴线方向、第二安装管的中心轴线方向与所述基座的延伸方向平行。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述探针杆与所述基座密封连接。

作为上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的一种优选技术方案，所述探针杆与所述基座通过胶粘连接并通过锁紧件锁紧。

本实用新型的有益效果：本实用新型将每个光纤束的发射光纤通过同一光源耦合端口从基座引出并由同一光源照射，并将每个光纤束的接收光纤分别通过对应的信号耦合端口从基座引出，相比采用多个光源而言，采用同一光源可以简化调整过程；设置至少两个探针头管，并且探针头管与光纤束一一对应，采用多个光纤束与探针头管形成的探针头部结构插入气液两相流或气固两相流中，采集多个光纤信号可以测量得到位于速度测量探头的头部的固体颗粒的二维运动速度，提高测量精度以及对固体颗粒的反应灵敏度，实现对高浓度颗粒运动速度的测量；而且本实用新型提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头结构简单，降低了测量成本。

本实用新型通过在探针杆外增设套管，利用套管与探针杆形成双层管道结构，提高了气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的结构强度。而且将探针头管的一端伸出套管，避免套管的设置影响测量流场，确保正常测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头(套管未示出)的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头(套管未示出)的剖视图；

图3是图1的径向截面剖视图一；

图4是图1的径向截面剖视图二；

图5是本实用新型实施例一提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的结构示意图。

图中：

1、探针杆；2、探针头管；3、基座；31、螺纹孔；4、光纤束；41、发射光纤；42、接收光纤；5、套管；6、连接件；7、第一安装管；8、第二安装管；9、封盖。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头，包括探针杆1、连接件6、探针头管2、基座3和光纤束4。其中，探针头管2设有多个，连接件6的一端插设于探针杆1内，另一端伸出探针杆1，连接件6上设有至少两个安装孔，探针头管2与安装孔一一对应设置，每个探针头管2的一端通过对应的安装孔插入探针杆1内。连接件6的设置使探针头管2的安装更加简单快捷。优选地，上述连接件6由黄铜制成。

本实施例中，探针头管2与探针杆1采用胶粘接，多个探针头管2平行布设。如图2所示，本实施例中探针杆1为直线探针杆。

连接件6为阶梯杆，在安装连接件6时，连接件6的小径段插入探针杆1内，使其连接件6的阶梯面抵接于探针杆1的端面，并将探针杆1与连接件6密封连接。优选地，探针杆1与连接件6通过胶粘连接，并进行防水密封处理。

基座3的一端连接于探针杆1的另一端，另一端设有光源耦合端口及与探针头管2一一对应的信号耦合端口，本实施例中，探针杆1与基座3密封连接，优选地，探针杆1与基座3采用胶粘接并通过锁紧件锁紧，具体地，探针杆1的一端插入基座3内，基座3的周向侧壁设有螺纹孔31，锁紧件穿过螺纹孔31并抵接于探针杆1外壁，锁紧件与基座3螺纹连接，通过旋拧锁紧件实现探针杆1与基座3之间的连接。上述螺纹孔31设有多个，多个螺纹孔31沿基座3的周向布设。

为了避免连接件6的设置对测量造成影响，阶梯杆的大径段的外径小于等于探针杆1的外径且大于探针杆1的内径。优选地，阶梯杆大径段的外径小于探针杆1的外径且大于探针杆1的内径。

如图3所示，光纤束4与探针头管2一一对应，每个光纤束4的一端包裹于探针头管2内，每个光纤束4的发射光纤41均通过光源耦合端口从基座3引出并由同一光源照射，每个光纤束4的接收光纤42分别通过对应的信号耦合端口从基座3引出。

本实施例将每个光纤束4的发射光纤41通过同一光源耦合端口从基座3引出并由同一光源照射，并将每个光纤束4的接收光纤42分别通过对应的信号耦合端口从基座3引出，相比采用多个光源而言，采用同一光源可以简化调整过程；设置至少两个探针头管2，并且探针头管2与光纤束4一一对应，采用多个光纤束4与探针头管2形成的探针头部结构插入气液两相流或气固两相流中，采集多个光纤信号可以测量得到位于速度测量探头的头部的固体颗粒的二维运动速度，提高测量精度以及对固体颗粒的反应灵敏度，实现对高浓度颗粒运动速度的测量；而且本实施例提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头结构简单，降低了测量成本。

如图4所示，上述气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头还包括连接于基座3的封盖9，封盖9上设有带有光源耦合端口的第一安装管7，及带有信号耦合端口的第二安装管8。优选地，上述第一安装管7和第二安装管8均采用不锈钢材料制成，第一安装管7与封盖9、第二安装管8与封盖9以及封盖9与基座3均密封连接。第二安装管8内的接收光纤42传输光给光电二极管，光电二极管和光源均与电源连接，由电源供电，光电二极管与a/d转换器连接，a/d转换器与电路板连接，实现对固体颗粒速度的测量。至于电路板的结构，以及a/d转换器与电路板如何连接为现有技术，在此不再赘叙。

本实施例中，上述第一安装管7的中心轴线方向、第二安装管8的中心轴线方向与基座3的延伸方向平行。

如图5所示，本实施例提供的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头还包括套管5，套管5套设于探针杆1外并使探针杆1连接探针头管2的一端伸出套管5。由于探针杆1的长度较长，极易造成探针杆1的强度不足，通过在探针杆1外增设套管5，利用套管5与探针杆1形成双层管道结构，提高了气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探头的结构强度。而且将探针头管2的一端伸出套管5，避免套管5的设置影响测量流场，确保正常测量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，探针杆1的形状不同，如图6所示，本实施例中，探针杆1为弯头探针杆，相应地套管5的形状也为弯头形状。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。