一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器

1.本实用新型属于气体流量计量技术领域，尤其涉及一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器。


背景技术：

2.随着工业技术的不断发展以及自动化程度，各行各业都需要更高精度的仪表进行生产中的流量计量，从而保证其整个生产过程能够在高效且节能的环境下完成。目前现有的大多数气体流量计均为体积流量计，在需要对气体质量流量进行测量时，则需要将测量的体积流量换算为质量流量。但气体的密度等物性参数会受到环境因素的影响，从而在换算过程中会造成比较大的误差。在这种情况下，能够对气体质量流量进行直接测量的热式流量计得到广泛应用。
3.热式流量计分为插入式流量计和边界层流量计，其中边界层式热式流量计大多用于微小流量的测量，但量程相对较低。随着越来越多的行业对于工业生产过程中气体质量流量计提出了更高准确度、更宽流量范围、更低压损以及更低流速敏感等要求，对于热式气体质量流量计的信号处理、传感器结构、表体材料、温度补偿和误差分析等研究也越来越多。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，以满足用户的需求。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，包括
6.主流道，其包括主流道入口、主流道出口和主流道内径，
7.整流器，其沿轴向设置于所述主流道的中部，所述整流器包括整流器外径，所述整流器外径与所述主流道内径相适配，
8.分流道，其并联设置于所述主流道的一侧，所述分流道包括两适于连通所述主流道的分流口，所述分流口设置于所述整流器的轴向两侧，
9.上游绕组和下游绕组，其适于对气体加热并测温，所述上游绕组邻近所述主流道入口设置，所述下游绕组邻近所述主流道出口设置。
10.作为优选的：所述整流器为多孔圆柱结构，所述整流器包括第一直孔和第二直孔，环绕所述第一直孔设置有至少一圈所述第二直孔。
11.作为优选的：所述第一直孔包括第一直径α，所述第二直孔包括第二直径β，所述第一直径α大于所述第二直径β。
12.作为优选的：所述第一直径α至少为所述第二直径β的1.2倍。
13.作为优选的：所述整流器还包括第三直孔，环绕所述第二直孔设置有至少一圈所述第三直孔，所述第三直孔的横截面为半圆形，所述第三直孔包括第三直径，所述第三直径
与所述第二直径β相等。
14.作为优选的：所述第一直孔包括第一直孔轴线，所述第二直孔包括第二直孔轴线，所述主流道包括主流道轴线，所述第一直孔轴线与所述第二直孔轴线平行，所述第一直孔轴线与所述主流道轴线平行或重合。
15.作为优选的：所述分流道内的气体的流动状态为层流，所述分流道包括分流流量，所述主流道包括主流流量，所述分流流量与所述主流流量之间的比值在0.013～0.014之间。
16.作为优选的：所述分流道包括分流道内径，所述分流道内径至少为所述主流道内径的0.1倍；和/或，所述分流道的长度至少为所述主流道的长度的1.5倍。因分流道的内径足够微小，使得同等质量流量的气体经过上游绕组或下游绕组时流速降低，在经过上游绕组或下游绕组的气体物性参数以及主流道内径固定的条件下，从而增大该测量仪器的测量范围。
17.作为优选的：所述分流口对称地设置于所述整流器的轴向两侧。
18.作为优选的：所述主流道、所述分流道和所述整流器分别包括适于接触气体的主流道表体、分流道表体和整流器表体，所述主流道表体、所述分流道表体和所述整流器表体由抗腐蚀材料制成，所述抗腐蚀材料至少是316不锈钢或聚四氟乙烯中的一种。
19.本实用新型的有益效果是：
20.(1)通过将整流器以对称式放置于主流道的中部，能够在不加长主流道的情况下，保证主流道内的气体充分发展，能够有效消除漩涡流、改善气体的速度分布。
21.(2)整流器结构是以孔板整流器为基础的为多孔圆柱体，通过设置第一直孔和至少一圈环绕第一直孔的第二直孔，适于显著改善管道中气体流场的速度分布的扁平性和对称性。
22.(3)整流器还能够起到阻流作用，相对于未加装整流器的分流道，主流道内更多的气体进入分流道，且气体在分流道内的流动方式为层流流动。
23.(4)通过将分流流量与主流流量之间的比值稳定维持在0.013～0.014之间，即可通过测得分流流量后，根据比值得到主流道内的总流量，拓宽流量范围。
附图说明
24.图1为本实用新型提供的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器的部分结构示意图。
25.图2为本实用新型提供的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器的部分剖面示意图。
26.图3为本实用新型提供的整流器的结构示意图。
27.图4为本实用新型提供的整流器的侧向示意图。
28.图中，主流道1、分流道2、分流口21、整流器3、第一直孔31、第二直孔32、第三直孔33。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施
例对本实用新型进行详细描述。
30.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
31.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
32.如图1-4所述，一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，包括主流道1、分流道2、整流器3、上游绕组和下游绕组，主流道1包括主流道入口、主流道出口和主流道内径，整流器3沿轴向设置于主流道1的中部，整流器3包括整流器外径，整流器外径与主流道内径相适配，主流道1与整流器3相连形成主要气体流道，分流道2并联设置于主流道1的一侧，用于扩大流量范围，分流道2包括两适于连通主流道1的分流口21，分流口21对称地设置于整流器3的轴向两侧，上游绕组和下游绕组包括适于作为加热元件和测温元件的电阻线圈，上游绕组邻近主流道入口设置，下游绕组邻近主流道出口设置。
33.如图3、图4所述，在本实施例中，整流器3为多孔圆柱结构，整流器3包括第一直孔31、第二直孔32和第三直孔33，环绕第一直孔31设置有两圈第二直孔32，环绕第二直孔32设置有一圈第三直孔33，第三直孔33的横截面为半圆形。第一直孔31包括第一直径α，第二直孔32包括第二直径β，第三直孔33包括第三直径，第三直径与第二直径β相等。第一直径α为2.5厘米，第二直径β为2.0厘米，第一直径α为第二直径β的1.25倍。
34.进一步地，第一直孔31包括第一直孔轴线，第二直孔32包括第二直孔轴线，主流道1包括主流道轴线，第一直孔轴线与第二直孔轴线平行，第一直孔轴线与主流道轴线重合。
35.在本实施例中，分流道2内的气体流量定义为分流流量，主流道1内的气体流量定义为主流流量，分流流量与主流流量之间的比值维持在0.013～0.014之间。进一步地，分流道2包括分流道内径，分流道内径与主流道内径之比为15:100，分流道2的长度与主流道1的长度之比为1：2。
36.在本实施例中，主流道1、分流道2和整流器3分别包括适于接触气体的主流道表体、分流道表体和整流器表体，主流道表体、分流道表体和整流器表体由抗腐蚀材料制成，抗腐蚀材料为316不锈钢。在一些其他实施例中，抗腐蚀材料为聚四氟乙烯。316不锈钢或聚四氟乙烯材料在大气环境下和其他温和环境下具有更强的耐腐蚀性以及抗冻防腐蚀性，能够有效解决腐蚀问题，减小测量误差。
37.本实用新型的原理如下，当有气体流入该测量装置时，气体从主流道入口进入、主流道出口流出，主流道1内的气体流动过程中将从上游绕组带给下游绕组一部分热量。随着气体流速的增大，会导致电阻线圈的热量很快被气体带走，气体流经上游绕组、下游绕组时的温差将趋近于0℃，使该测量装置无法正常工作。因此，利用分流道2的内径足够微小的特性，分流道2内的气体的流动状态为层流，分流流量与主流流量成稳定的比值，并且减小经过上游绕组、下游绕组的气体流速，提高温差，在经过上游绕组或下游绕组的气体物性参数以及主流道内径固定的条件下，从而增大该测量仪器的测量范围。
38.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对
本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，包括主流道，其包括主流道入口、主流道出口和主流道内径，整流器，其沿轴向设置于所述主流道的中部，所述整流器包括整流器外径，所述整流器外径与所述主流道内径相适配，分流道，其并联设置于所述主流道的一侧，所述分流道包括两适于连通所述主流道的分流口，所述分流口设置于所述整流器的轴向两侧，上游绕组和下游绕组，其适于对气体加热并测温，所述上游绕组邻近所述主流道入口设置，所述下游绕组邻近所述主流道出口设置。2.根据权利要求1所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述整流器为多孔圆柱结构，所述整流器包括第一直孔和第二直孔，环绕所述第一直孔设置有至少一圈所述第二直孔。3.根据权利要求2所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述第一直孔包括第一直径α，所述第二直孔包括第二直径β，所述第一直径α大于所述第二直径β。4.根据权利要求3所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述第一直径α至少为所述第二直径β的1.2倍。5.根据权利要求4所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述整流器还包括第三直孔，环绕所述第二直孔设置有至少一圈所述第三直孔，所述第三直孔的横截面为半圆形，所述第三直孔包括第三直径，所述第三直径与所述第二直径β相等。6.根据权利要求2-4任一所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述第一直孔包括第一直孔轴线，所述第二直孔包括第二直孔轴线，所述主流道包括主流道轴线，所述第一直孔轴线与所述第二直孔轴线平行，所述第一直孔轴线与所述主流道轴线平行或重合。7.根据权利要求1所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述分流道内的气体的流动状态为层流，所述分流道包括分流流量，所述主流道包括主流流量，所述分流流量与所述主流流量之间的比值在0.013～0.014之间。8.根据权利要求7所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述分流道包括分流道内径，所述分流道内径至少为所述主流道内径的0.1倍；和/或，所述分流道的长度至少为所述主流道的长度的1.5倍。9.根据权利要求1所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述分流口对称地设置于所述整流器的轴向两侧。10.根据权利要求1所述的一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，其特征在于，所述主流道、所述分流道和所述整流器分别包括适于接触气体的主流道表体、分流道表体和整流器表体，所述主流道表体、所述分流道表体和所述整流器表体由抗腐蚀材料制成，所述抗腐蚀材料至少是316不锈钢或聚四氟乙烯中的一种。

技术总结
本实用新型提供了一种防结晶、耐腐蚀的微小气体流量测量仪器，包括主流道、分流道、整流器、上游绕组和下游绕组，主流道包括主流道入口、主流道出口和主流道内径，整流器沿轴向设置于主流道的中部，整流器包括整流器外径，整流器外径与主流道内径相适配，分流道并联设置于主流道的一侧，分流道包括两适于连通主流道的分流口，分流口设置于整流器的轴向两侧，上游绕组和下游绕组适于对气体加热并测温，上游绕组邻近主流道入口设置，下游绕组邻近主流道出口设置。本实用新型通过于主流道中部设置整流器，具有改善气体速度分布、削减涡流以及阻流作用，能够让更多的气体流入分流道，提高测量的量程和精度。量的量程和精度。量的量程和精度。


技术研发人员：吴奕瑶 谢代梁 徐雅 黄震威 刘铁军
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/10/20