[发明专利]一种气动活塞式的微流速测量装置及其方法

说明书

本发明公开了一种气动活塞式的微流速测量装置及其方法，属于测量设备领域。本发明中的转子流速测量装置通过由气压驱动的调节气腔结构，使得在流速测量过程中通过改变调节气腔的体积调整其浮力，即可使其整体悬浮在待测流体中，使第二套管与中心轴之间理想状态下能无接触的相对转动，尽可能减少摩擦力。而且本发明可通过文丘里喉管段放大原始的微流速，进而通过转子流速测量装置的转速来反应管内的流速。由此，本发明的微流速测量装置可以适用于微流速的测定。由于本发明中的调节气腔体积可由中心轴上连接的抽吸装置进行控制，因此可以在无需拆卸该装置的情况下，实时地调节其整体浮力，以便于适应不同流体环境，具有更大的灵活性。

技术领域

本发明属于测量设备领域，具体涉及一种气动活塞式的微流速测量装置及其方法。

背景技术

流速仪是用于测定流体流速的设备，通常来说，流速仪分为转子式流速仪、文丘里流速仪、电磁式流速仪、超声波多普勒流速仪。

其中，转子式流速仪的核心部件是叶轮，其通常在高流速和河流中使用。旋桨式流速仪、旋杯式流速仪和旋叶式流速仪均属转子式流速仪，工作原理基本相同，是利用水流动力推动转子旋转，根据转动速度推求流速。但是此类设备由于转轴处存在较大的摩擦力，因此通常不适宜用于中低流速的测量。

另外，文丘里流速仪、电磁式流速仪、超声波多普勒流速仪对于中高流速的测量较为准确，但是低流速的测定对于目前的流速测定仪器而言依然是一大难点。现有的流速仪普遍存在最低量程过高的问题，无法用于测定过小的流速，即微流速。因此，如何实现微流速的测定，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中微流速测定困难的缺陷，并提供一种气动活塞式的微流速测量装置及其方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种气动活塞式的微流速测量装置，其包括文丘里测流管和转子流速测量装置；

所述文丘里测流管由入口段、渐缩段、喉管段、渐扩段、出口段顺次连接而成，且所述喉管段的侧部设有凹形壳体，凹形壳体的内腔作为测流腔，凹形壳体的开口连通喉管段；测流腔上设有至少一个排气阀；

所述转子流速测量装置包括第一套管、第二套管、同步移动控制装置和转速测量装置，第二套管同轴设于第一套管内部且两者之间通过若干支撑杆保持相对固定，所述中心轴贯穿第二套管且中心轴外壁与第二套管内壁之间保留有缝隙，转子流速测量装置通过中心轴整体架设于测流腔中；环绕所述第一套管外壁固定有若干叶轮片，且部分叶轮片伸入所述喉管段中，剩余叶轮片位于测流腔内，伸入所述喉管段中的叶轮片在喉管段内流体推动下推动第一套管和第二套管整体转动；第一套管的内壁和第二套管的外壁均呈光滑表面，第一套管和第二套管之间夹持的腔体两端分别设置一个封端环形板，且每个封端环形板外环壁与内环壁分别与第一套管内壁和第二套管外壁构成滑动密封副；第一套管、第二套管和两个封端环形板共同构成封闭且可改变体积大小的调节气腔；所述同步移动控制装置用于保持两个封端环形板移动过程中的同步性；

所述中心轴为一端封闭另一端开口的中空轴，其内部空腔作为第一气孔道；中空轴的中部具有开孔段，所述开孔段范围内的轴侧壁沿程间隔开设有若干圈环向布置的气孔，所述支撑杆中开设有第二气孔道，第二气孔道的进口开设于第二套管的内壁上且处于所述开孔段的轴向区间中，第二气孔道的出口连通所述调节气腔；

在流速测量过程中通过对第一气孔道进行抽气或鼓气，经由所述开孔段和第二气孔道构成的气路改变调节气腔的体积调整其浮力，使第二套管与中心轴之间能无接触的相对转动；所述转速测量装置用于测量第二套管的转速，以用于将转速转换为流速。

作为优选，所述的同步移动控制装置包括两条齿条和齿轮，两条齿条分别固定于两个封端环形板上且齿条上的锯齿参数完全相同；所述齿轮夹持于两条齿条的锯齿侧之间且均构成啮合，齿轮的转轴固定于所述支撑杆上。