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专利名称：双向多功能转子流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道流体流量测量技术领域，具体涉及一种双向多功能转子流量计，能够测量各种不同密度的、流向为自上而下或自下向上的双向流体流量。
背景技术：
从近些年来看，我国的化工、石油、轻工、医药、化肥、化纤、食品、染料、环保及科学研究等各个部门中，常用转子流量计来测量单相非脉动(液体或气体)流体的流量。但现在所采用的转子流量计均有以下几点不足之处I、传统的转子流量计只能测量流向为自下向上的流体流量，对于流向为自上向下的流体不能测量流量；2、传统的转子流量计只能测量单一垂直方向的流体流量，当流体方向改变时，无法对其进行测量；3、传统的转子流量计只能测定某种密度已定的流体流量，无法测定密度发生改变的流体流量。

发明内容
针对以上传统转子流量计存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供出一种新型的双向多功能转子流量计，使其能够弥补上述的不足之处，能够测量各种不同密度、流向为自上而下或自下而上的双向流体流量。为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案一种双向多功能转子流量计，其特征在于，该流量计包括连接管、拆卸口、锥形管、外罩壳、转子、支承座以及法兰盘；其中，转子位于锥形管内部，该转子为密度可调式转子，可通过拆卸口从锥形管中取出进行密度调节；锥形管由外罩壳包覆，连接管通过支承座与锥形管相连，法兰盘与管道相连。上述转子有开闭口，通过开闭口向转子内注入密度已知的标液，或使转子呈中空状态。上述锥形管上设有双刻度，用以测量自上而下或自下而上两个方向的流体流量。本发明的双向多功能转子流量计，能够测量流向为自上而下或自下而上的双向流体流量，其中的转子为密度可调式转子，同时锥形管采用双刻度用以测量双向流体流量。此夕卜，为了方便切换转子密度以测量双向的流体流量，从而在传统的转子流量计基础上设计添加了方便拆卸的装置，以此达到能够随时切换测量双向流体流量的效果。比传统的转子流量计更具有灵活性。在面对管道内流体突然转向或者管道内的流体种类改变导致被测流体的密度发生改变这些突发情况时，能够有效的应对。相对于传统的转子流量计，在管道流体流量测量领域中具有更加广泛的实用性。


图I是本发明的设备主体结构示意图，其中(a)图是测量流向为自上而下的流体流量结构示意图；(b)图是测量流向为自下而上的流体流量结构示意图；图2是拆卸口的安装示意图；图3转子示意图，其中(a)是测量流向为自上而下的流体流量的转子示意图；(b)是测量流向为自下而上的流体流量的转子示意图。以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式参见图I中的(a)和(b)，本实施例给出一种双向多功能转子流量计，包括连接管
I、拆卸口 2、锥形管3、外罩壳4、转子5、支承座6以及法兰盘7 ;其中，转子5位于锥形管3内部，该转子5为密度可调式转子，可通过拆卸口 2从锥形管3中取出进行密度调节；锥形管3由外罩壳4包覆，连接管I通过支承座6与锥形管3相连，法兰盘7与管道相连。转子5可以通过设置的开闭口向转子5内注入密度已知的标液，或使转子5呈中空状态。在锥形管3上设有双刻度，用以测量自上而下或自下而上两个方向的流体流量。本实施例制成的双向多功能转子流量的功能是I、测量不同密度的流体流量，其操作原理是可通过在转子中注入某种已知密度的标液，以达到测量不同密度流体流量的目的。2、测量流向为自下而上的流体流量，其操作原理如传统的玻璃转子流量计一样，通过转子自身重力大于其自身浮力以及被测流体对转子造成的压力差。当压力差不断增大致使转子受力平衡时，其所读的刻度值通过转换即为被测流体的流量值。3、测量流向为自上而下的流体流量，被测液体从锥形管与转子间的环形缝隙自上向下通过。转子受到三个力作用两个向下的力(转子自身重力，由液体流动造成的转子节流作用产生的压力差)，向上的力是转子浮力。开始时，向下的力大于浮力，转子向下运动，随着转子的下降，转子与锥形管之间的流通面积增大，流速减少，转子受到流体向下的力减少。当流体作用力与浮力平衡时，转子停留在某一高度。由此将流量信号转换成位移信号。具体的理论公式推导如下忽略流体对转子的摩擦力，转子平衡时等式P1Vg=P2VgiApA (I)式中P I :转子材料密度；V :转子体积；g :重力加速度；P2:液体密度；A :转子最大横截面积；Λ P :转子上压力差，Ap= P1-P2当P1 > 卩2时，取“ +，，，当 P1 < 卩2时，取“_”；由(I)式推出Ap = 土丄 Fg(Z)1 - P )( ^ I
A
式中，当P I > P2 时，取“ +，，，当 P I < P2 时，取由伯努利方程可推导出流过转子前后所产生的压差与体积之间的关系为Q = 生(3)
V Pi式中α :流量系数，与转子 形状，尺寸有关；A0 :转子与锥形管壁之间环形通道面积；因为锥形管的锥角较小，所以Atl与转子在锥形管中的高度h近似成比例关系，SP A0 = Ch (4)式中，C是与锥形管锥度有关的比例系数。将(2) (3) (4)联立，消去Λρ与A。得Q = aCh^^^Pl~P^(5)式中，当P1 > 口2时，取“+”，当 P1 < 口2时，取“-”；由式(5)可知，流量与高度有关。流量系数α与转子形状和管道的雷诺数有关。当雷诺数达到某一数值时，α趋于一个常数。流量Q与高度H呈线性关系。图I中，连接管I用于流量计与测试流量管段间的连接，拆卸口 2的作用是测量的流体方向不同或者密度不同时，可以通过拆卸口 2将转子5取出，通过改变转子5的重力达到自上而下或自下而上两个方向上的流体流量测量以及通过改变转子5的密度达到不同密度的流体流量测量。被测流体流经锥形管3中，通过平衡状态时转子5的停留位置推测出被测流体的流量。外罩壳4用于保护锥形管3不受外界碰撞的损坏，起保护作用。支承座6用于固定锥形管3。法兰盘7的作用是将流量计固定在管道上。以下是关于本实施例的双向多功能转子流量计具体工作原理，发明人以测量清水为例进行如下说明如图Ia所示该图Ia主要显示的是测量流向为自上而下的清水流量。图中锥形管3为上窄下阔，采用的转子5设定为密度小于清水的且保持中空状态。当清水通过连接管I进入锥形管3时，转子5受到三个力的作用。方向向下的自身重力，清水对转子5造成的方向向下的压差以及向上的浮力。当转子5受力平衡时，读取与转子5最上边缘平行的读数，选取的刻度是与锥形管3上窄下阔相匹配的读数刻度。所读的刻度值即为被测清水的流量值。如图Ib所示该图Ib主要显示的是测量流向为自下而上的清水流量。图中锥形管3为上阔下窄，采用的转子5设定为密度大于清水的且转子5中注满甘油。当清水通过连接管I进入锥形管3时，转子5受到三个力的作用。方向向下的自身重力，转子5自身向上的浮力以及清水对转子5造成的方向向上的压差。当转子5受力平衡时，读取与转子最上边缘平行的读数，选取的刻度是与锥形管3上阔下窄相匹配的读数刻度。所读的刻度值即为被测清水的流量值。如图2所示拆卸口 2的安装采用螺钉8，其中螺钉8的作用是将拆卸口 2固定在外罩壳4上，当卸下螺钉8时，可以将拆卸口 2与锥形管3分离，能够将转子5取出，对其进行调整，以适应不同方向的流体流量测量。
如图3所示该图是转子5的示意图。为了能够满足对双向流体流量的测定，本发明对转子5进行了改造。在本实施例中，转子5的密度是可以改变的。具体是通过转子5上方的开闭口 9往转子5中注入密度已知的标液。例如被测的流体是清水时，可以往转子5中注入甘油以改变转子的密度。在改变转子5密度的同时还可以改变转子5的重力。通过这样对转子5的改变来满足对测量双向流体流量的条件。例如，图3 Ca)所示的是当被测的流体流向是自上而下时，流量计中转子的状态，此时转子5自身的密度小于被测流体的密度，且此时的转子5呈中空状态。图3 (b)所示的是当被测的流体流向是自下而上时，流量计中是转子5的状态，此
时转子5由于在自身内注入某已知密度的标液，致使转子5的密度大于被测流体的密度，且此时的转子5内呈充满状态。
权利要求
1.一种双向多功能转子流量计，其特征在于，该流量计包括连接管(I)、拆卸口(2)、锥形管(3)、外罩壳(4)、转子(5)、支承座(6)以及法兰盘(7);其中，转子(5)位于锥形管(3)内部，该转子(5)为密度可调式转子，可通过拆卸口(2)从锥形管(3)中取出进行密度调节；锥形管(3)由外罩壳(4)包覆，连接管(I)通过支承座(6)与锥形管(3)相连，法兰盘(7)与管道相连。
2.如权利要求I所述的双向多功能转子流量计，其特征在于，所述的转子(5)上有开闭口，通过开闭口向转子(5)内注入密度已知的标液，或使转子(5)呈中空状态。
3.如权利要求I所述的双向多功能转子流量计，其特征在于，所述的锥形管(3)上设有双刻度，用以测量自上而下或自下而上两个方向的流体流量。
全文摘要
本发明公开了一种双向多功能转子流量计，包括连接管、拆卸口、锥形管、外罩壳、转子、支承座以及法兰盘；其中，转子位于锥形管内部，该转子为密度可调式转子，可通过拆卸口从锥形管中取出进行密度调节；锥形管由外罩壳包覆，连接管通过支承座与锥形管相连，法兰盘与管道相连。能够测量流向为自上而下或自下而上的双向流体流量，相对于传统的转子流量计，在管道流体流量测量领域中具有更加广泛的实用性。
文档编号G01F1/52GK102853868SQ20121029453
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者卢金锁, 张旭 申请人:西安建筑科技大学