專利名稱：具有非流線形圓柱體的渦流流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦流流量傳感器，用于測量通過測量管流動的流體的流速和/或體積流速，所述渦流流量傳感器包含一安裝在測量管中的非流線形圓柱體。
在這樣一種渦流流量傳感器的工作過程中，在非流線形體的下游側(cè)形成卡曼渦街。其形成的壓力脈動利用漩渦傳感元件變換為頻率與體積流速成比例的電信號。
在渦流流量傳感器中的非流線形圓柱體在這種傳感器的早期階段就已研究，例如在US專利3720104中所示。然而，可能是由于利用這種圓柱體可達(dá)到的測量精度太低，技術(shù)開發(fā)由非流線形圓柱體轉(zhuǎn)向三角形和梯形體。
僅在最近再次提出非流線形圓柱體，如用英文摘要在JP-A8-5419中所表示的，其介紹了一種渦流流量傳感器，用于測量通過測量管流動的流體的流速和/或體積流速，所述渦流流量傳感器包含具有圓形截面的非流線形圓柱體，安裝在測量管內(nèi)，具有平滑的表面；均勻地分布在非流線形體高度方向范圍內(nèi)的3個通孔，它們各自的軸線平行于流體流動的方向；以及5個漩渦傳感元件，其中的3個安裝在非流線形體內(nèi)且每個與相應(yīng)的其中一個通孔相連通，而另外2個安裝在沿著與流體流動方向垂直和與非流線形體縱向軸線相垂直的軸線的非流線形體的表面上，彼此位置相對。
這種設(shè)計的目的在于，一方面通過將來自安裝在非流線形體內(nèi)的3個漩渦傳感元件的信號進(jìn)行平均來提高在低流速下的測量精度，另一方面，通過利用來自處在高流速下的位于非流線形體表面的2個漩渦傳感元件的信號，使得能夠在寬的流速范圍內(nèi)進(jìn)行測量。
在非流線形體中的內(nèi)孔會帶來一定危險，因為它們內(nèi)腔很小，包含在流體中的各種物質(zhì)會沉積在內(nèi)孔中。隨著時間的推移，這種沉積會導(dǎo)致內(nèi)孔阻塞。如果像在JP-A8-5418中所介紹的先有技術(shù)裝置中那樣漩渦傳感元件與這些內(nèi)孔相連通的話，這一點是特別有害的。
本發(fā)明的目的是增加渦流流量傳感器的精度，這樣一種傳感器包含不同于在先有技術(shù)中的非流線形圓柱體，并且所需的漩渦傳感元件的數(shù)量少于先有技術(shù)。
為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供一種渦流流量傳感器，用于測量通過測量管流動的流體的流速和/或體積流速，所述渦流流量傳感器包含具有圓形截面的非流線形圓柱體，它的表面至少部分地是粗糙的；以及單一的漩渦傳感元件，響應(yīng)于由漩渦引起的壓力脈動。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例中，非流線形體的表面形成有各淺的凹坑。
在本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例中，各淺的凹坑形狀相同，均勻分布在非流線形體的表面上。
在本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例中，各淺的凹坑形狀相同，非均勻地以不確定方式分布在非流線形體表面上。
在本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例中，各淺的的凹坑僅形成在迎著工作時流體流動的非流線形體的那一側(cè)。
根據(jù)對這一實施例的改進(jìn)，各淺的凹坑僅形成在中心角小于180°的扇形表面上。
根據(jù)本發(fā)明的第一種改進(jìn)，非流線形體在其各端沿圓周與測量管的內(nèi)表面永久性地連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二種改進(jìn)，非流線形體在其各端沿圓周利用一底座固定連接到測量管內(nèi)表面上。
根據(jù)本發(fā)明的第三種改進(jìn)，非流線形體在其各端部形成有縮徑的圓柱形端部，沿其圓周與測量管的內(nèi)表面相連接。
結(jié)合附圖通過對各實施例的如下介紹使本發(fā)明及其各種優(yōu)點將變得更加清楚，其中


圖1是具有非流線形圓柱體的渦流流量傳感器的示意縱斷面圖；圖2是均勻分布各淺的凹坑使表面粗糙化的非流線形體的圓柱形表面的示意側(cè)視圖；圖3是具有非均勻分布的各淺的凹坑使表面粗糙化的非流線形體的圓柱形表面的示意側(cè)視圖；圖4是僅在部分圓柱形表面上具有淺的凹坑的非流線形體的示意斷面圖；圖5是具有縮徑的端部的非流線形體的示意透視圖；圖6是一端有底座的非流線形體的示意透視圖。
參照圖1，該圖以示意縱斷面圖方式表示渦流流量傳感器的一個實施例，其包含一測量管2，沿用箭頭3表示的預(yù)定方向通過該測量管流過待測流體，例如液體，氣體或蒸汽，特別是水蒸汽。
在測量管2中，固定有特別是通過焊接到測量管內(nèi)表面上的非流線形體4。非流線形體4用于產(chǎn)生卡曼渦且是圓柱形的。即其截面是圓形的，并且根據(jù)本發(fā)明，表面被粗糙化，即具有預(yù)定的粗糙度。為了簡化描繪，本圖未示出這種粗糙表面。
在圖1所示實施例中，響應(yīng)于漩渦形成的流體壓力波動的漩渦傳感元件5安裝在非流線形體4下游側(cè)的測量管的壁中。對于漩渦傳感元件。在渦流流量傳感器中使用的任何常規(guī)的機(jī)電式變換器都可以采用，例如電容式，壓電式、或電感式特別是電動式變換器。
代替將漩渦傳感元件5設(shè)置在非流線形體4下游側(cè)，可以將其定位在表面41處，特別是在其中以密封方式與表面相齊平，漩渦傳感元件的電引線通過一不與流體相連通的非流線形體中的孔。
表面41的粗糙度可以在制造過程中形成，例如利用其顆粒大小可以根據(jù)所需粗糙度選擇的研磨器具進(jìn)行研磨。
圖2表示非流線形圓柱體的表面41的粗糙度分布類型的一個優(yōu)選實施例表面41整體由各淺的凹坑42所覆蓋。它們最好形狀是相同的，均勻分布在表面41上，彼此之間不相接觸或匯合。
圖3表示非流線形圓柱體的表面41的粗糙度分布類型的另一優(yōu)選實施例。這里，表面41整體由各淺的凹坑42覆蓋，它們也具有相同的形狀，但它們非均勻分布在表面41上。它們彼此不相接觸或匯合。特別有利的是，在這一實例中各凹坑是按不確定方式分布的。
如圖4所示，凹坑42不必覆蓋整個表面41。僅在工作時迎著流體流動的非流線形體4的那一側(cè)形成凹坑42可能就足夠了。因此，在這種情況下，僅在面向運(yùn)動的流體的半部表面形成凹坑。
僅在中心角α小于180°特別是約140°-160°的表面41的扇形部分43形成凹坑42也可能就足夠了，這一扇形部分相對于流體流動的中心軸線44是對稱的。
凹坑的優(yōu)選形狀是球形的。
利用根據(jù)圖2到圖4解釋的凹坑和根據(jù)如下的作用實現(xiàn)如上所述的渦流流量傳感器的預(yù)期增加的精度。
沿平滑表面的非流線形圓柱體脫離的或其遮蔽的漩渦的位置不是恒定的而是不規(guī)則波動的。這種波動使漩渦頻率產(chǎn)生變化。對照起來，根據(jù)本發(fā)明，非流線形體的粗糙表面，特別是它的凹坑產(chǎn)生局部限定的漩渦，它們穩(wěn)定了在非流線形體表面上的漩渦脫離或遮蔽位置。因此，漩渦總是在相同的位置脫離。
圖5表示本發(fā)明的一種改進(jìn)，其中非流線形體4在其每一端形成有相應(yīng)的縮徑圓柱形端部45，沿著端部的圓周與測量管的內(nèi)表面相連接。為了簡化表示，在圖5中僅表示了一個端部，并像圖1中一樣，在表面中的凹坑已被略去。
圖6表示本發(fā)明的另一種改進(jìn)，其中非流線形體4在其每一端沿其圓周利用底座46固定連接到測量管的內(nèi)表面上。為了簡化表示，僅表示其中一個底座，并且在表面中的凹坑也被略去。
這樣構(gòu)成的端部45和底座46用于將鄰近測量管內(nèi)表面的流動部分與接近管中心的流動部分去耦合，以便提高渦流流量傳感器的精度。在非流線形體與測量管壁接觸的位置處產(chǎn)生的流體擾動、不是對于流體流動中心而是對于管壁按指數(shù)關(guān)系偏移的脫離的漩渦，都不再擾動用于測量的漩渦。
權(quán)利要求
1.一種渦流流量傳感器，用于測量通過測量管流動的流體的流速和/或體積流速，所述渦流流量傳感器包含非流線形圓柱體，具有圓形截面，安裝在測量管中，它的表面至少部分地被粗糙化；及單一漩渦傳感元件，響應(yīng)于由漩渦引起的壓力脈動。
2.如權(quán)利要求1所述的渦流流量傳感器，其特征在于非流線形體的表面有各淺的凹坑。
3.如權(quán)利要求2所述的渦流流量傳感器，其特征在于各淺的凹坑形狀相同，均勻分布在非流線形體的表面上。
4.如權(quán)利要求2所述的渦流流量傳感器，其特征在于各淺的凹坑形狀相同，且不均勻地特別是以不確定方式分布在非流線形體表面上。
5.如權(quán)利要求2所述的渦流流量傳感器，其特征在于各淺的凹坑僅形成在工作時迎著流體流動的非流線形體的表面上。
6.如權(quán)利要求5所述的渦流流量傳感器，其特征在于各淺的凹坑僅形成在該表面上中心角小于180°的扇形部分內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的渦流流量傳感器，其特征在于非流線形體在其各端沿圓周與測量管的內(nèi)表面相永久連接。
8.如權(quán)利要求1所述的渦流流量傳感器，其特征在于非流線形體在其各端沿其圓周方向利用底座固定連接到測量管的內(nèi)表面上。
9.如權(quán)利要求1所述的渦流流量傳感器，其特征在于非流線形體在其各端形成有縮徑圓柱形端部，沿其圓周連接到測量管的內(nèi)表面上。
全文摘要
為了提高一用于測量通過測量管流動的流體的流速和/或體積流率的渦流流量傳感器的精度,渦流流量傳感器包含一安裝在測量管中的圓形截面的非流線形圓柱體,該非流線形體具有粗糙化的表面。單一的漩渦傳感元件響應(yīng)于由漩渦列引起的壓力脈動?？梢岳酶鳒\的凹坑來實現(xiàn)一定粗糙度,這些凹坑形狀相同,均勻地或非均勻地特別是以不確定的方式分布在非流線形體的表面上。
文檔編號G01F1/32GK1177737SQ9711747
公開日1998年4月1日 申請日期1997年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月20日
發(fā)明者赫伯特·奧瑟泰爾, 弗蘭克·奧萊 申請人:安德雷斯和霍瑟.弗羅泰克有限公司