一種氣液兩相流檢測傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明提出了一種氣液兩相流檢測傳感器，包括傳感器基體及安裝在其兩端的適配接頭；所述傳感器基體內設有紅外發射管與紅外檢測器組、藍寶石管和電路板；其還包括杯形密封件和接頭密封圈；所述杯形密封件套在藍寶石管兩端形成密封；所述杯形密封件上設有和藍寶石管內徑大小一致，位置對應的圓孔；所述適配接頭的內孔和藍寶石管內徑大小一致；所述適配接頭外徑設有接頭密封圈。本發明顯著提高了傳感器檢測準確度、漏率、可靠性等指標。
【專利說明】一種氣液兩相流檢測傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及在線監測系統領域，特別涉及一種氣液兩相流檢測傳感器。
【背景技術】
[0002]氣液兩相流檢測傳感器是一種在在線監測系統領域廣泛使用的傳感器，其結構特性決定了傳感器的檢測準確度、漏率、耐環境應力等性能指標。目前的氣液兩相流檢測傳感器存在標定誤差較大，漏率較高，可靠性不足的問題，其原因主要是傳感器結構不合理所致。
[0003]圖1示出了根據現有技術氣液兩相流檢測傳感器的結構示意圖。該傳感器的主要組成包括檢測氣態流的紅外發射管與紅外檢測器組1，保證藍寶石管內檢測介質密封的徑向密封圈2，藍寶石管3，進行信號處理與轉換的電路板4，保證適配接頭密封的軸向密封圈5，傳感器基體6，適配接頭7。
[0004]傳感器的檢測準確度直接取決于出廠前的調試與標定，標定誤差受兩相流體所經過的傳感器內管道結構特性影響較大，現有結構為保證檢測介質密封，適配接頭7內孔處不可避免存在孔徑突變。氣液兩相流體通過傳感器時，其流型和流態在管道內孔徑突變位置時，有一定幾率會發生改變。目前氣液兩相流傳感器的標定技術，采用的是對標準流型進行高速攝像、圖像采集處理及比對計算分析的方式，如果標準流型通過傳感器期間發生變化，將影響數據處理的準確性及穩定性，造成標定值偏離真實值，進而導致傳感器檢測不準確。
[0005]傳感器的漏率主要取決于徑向密封圈2和軸向密封圈5兩處密封結構。藍寶石管3的制造工藝性決定了其外徑大小以及圓柱面全跳動公差較差、切割長度線性誤差大、兩端切割面不平整等，均難以滿足國標GB/T 3452.3-2005對徑向及軸向密封結構中關于配合公差的要求，導致傳感器整體密封性能較差。
[0006]與此同時，為保證軸向密封圈5處的密封效果，適配接頭7與藍寶石管3的設計間隙較小，而傳感器相關零配件的加工、裝配等累計誤差導致上述間隙分布不均衡，根據幾何特性，間隙最小處位于藍寶石管兩端，現有結構在極端情況下可能出現藍寶石管端面和適配接頭不銹鋼面的局部硬接觸，降低了傳感器對環境應力(如振動、沖擊等)的耐受性能以及整體可靠性。
【發明內容】
[0007]基于現有技術的不足，本發明要解決的問題是提供一種氣液兩相流檢測傳感器，其檢測準確度高，漏率低，耐環境應力性能顯著增強。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供一種氣液兩相流檢測傳感器，包括傳感器基體及安裝在其兩端的適配接頭；所述傳感器基體內設有由紅外發射管與紅外接收器件組成的紅外檢測器組、藍寶石管和電路板；各適配接頭與對應的藍寶石管端部之間設有包套在藍寶石管端部的杯形密封件，由此形成藍寶石管與傳感器基體內腔的徑向密封，以及藍寶石管端部與適配接頭之間的軸向密封；適配接頭設有接頭密封圈而形成適配接頭與傳感器基體內腔之間的徑向密封；所述杯形密封件設有和藍寶石管內徑相同且位置對應的圓形通孔，所述適配接頭的內孔和藍寶石管內徑相同，形成了由藍寶石管內腔以及它兩端的杯形密封件圓形通孔、適配接頭的內孔組成的內徑一致的通道。
[0009]作為本發明一種氣液兩相流檢測傳感器在一方面的改進:在各杯形密封件的端口與傳感器基體內腔的內端臺階之間的藍寶石管外周依次設有大截面密封圈、聚四氟乙烯墊、小截面密封圈，在所述杯形密封件的擠壓下于藍寶石管外周與傳感器基體內腔之間形成密封。
[0010]本發明利用杯形密封件的肖氏硬度大于密封圈和大、小截面密封圈受壓時由于直徑不同而產生的不同的變形量以及擠壓作用力，配合聚四氟乙烯墊，消除了由于藍寶石管尺寸誤差帶來的密封配合間隙大的影響；
作為本發明一種氣液兩相流檢測傳感器在一方面的改進:所述聚四氟乙烯墊其兩端直徑分別和小截面密封圈和大截面密封圈直徑一致；所述聚四氟乙烯墊在直徑過渡處設計有倒角，便于安裝。
[0011]本發明適合在電解制氧裝置等需要在線檢測液體中所含氣體體積的應用。與現在技術相比具有的優點主要有:
1、減少傳感器標定誤差從而提高其檢測準確度。傳感器內導流管結構為直通，消除管徑突變引起的流型和流態變化，經標定系統實踐測試，所述氣液兩相流檢測傳感器進、出口介質流型和流態一致。
[0012]2、傳感器的漏率大幅降低，實測氦質譜檢漏可達I X 10, Pa*m3/s。傳感器內部與兩相流介質之間為雙級徑向密封，即由U形橡膠墊、大截面O型圈、聚四氟乙烯墊、小截面O型圈組成，利用U形橡膠墊與O型圈肖氏硬度不同，以及大、小截面O型圈受壓時的變形量以及擠壓作用力不同，配合聚四氟乙烯墊，消除了由于藍寶石管尺寸誤差帶來的密封配合間隙大的影響；傳感器適配接頭部分采用徑向密封，其間隙配合和溝槽尺寸公差設計按國標GB/T3452.3-2005，即可滿足傳感器適配接頭的密封要求。
[0013]3、傳感器耐環境應力性能得到增強。所述結構保證了藍寶石管兩端均由U形橡膠墊包覆，從根本上消除了傳感器相關零配件加工、裝配等累計引發導致藍寶石管與金屬面硬接觸的可能性，提高了傳感器對振動、沖擊等環境應力的耐受性能。
[0014]下面結合附圖詳細說明本發明，其作為本說明書的一部分，通過實施例來說明本發明的原理，本發明的其他方面、特征及其優點通過該詳細說明將會變得一目了然。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0016]圖1為現有技術中傳感器的結構示意圖；
圖2為本發明的傳感器的結構示意圖
圖1_2中附圖標記的對應關系為:
1-紅外檢測器組；2_徑向密封圈；3_藍寶石管；4_電路板；5_軸向密封圈；6_傳感器基體；7_適配接頭；8_杯形密封件；9_小截面密封圈；10_聚四氟乙烯墊；11_大截面密封圈；12-接頭密封圈。
【具體實施方式】
[0017]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0018]如圖2所示，一種氣液兩相流檢測傳感器，包括傳感器基體6及安裝在其兩端的適配接頭7 ;所述傳感器基體6內設有紅外檢測器組1、藍寶石管3和電路板4 ;其還包括杯形密封件8和接頭密封圈12 ;所述杯形密封件8套在藍寶石管3兩端形成密封；所述杯形密封件8上設有和藍寶石管3內徑大小一致，位置對應的圓孔；所述適配接頭7的內孔和藍寶石管3內徑大小一致；所述適配接頭7外徑設有接頭密封圈12。
[0019]上述傳感器中還包括設于藍寶石管3兩端外徑上的小截面密封圈9、聚四氟乙烯墊10和大截面密封圈11 ;所述聚四氟乙烯墊10位于小截面密封圈9和大截面密封圈11之間，其兩端直徑分別和小截面密封圈9和大截面密封圈11直徑一致；所述杯形密封件8依次對大截面密封圈11、聚四氟乙烯墊10和小截面密封圈9產生擠壓形成密封。
[0020]上述聚四氟乙烯墊10在直徑過渡處為倒角設計。
[0021]本發明傳感器的密封結構為藍寶石管兩端由杯形密封件8固定，杯形密封件8擠壓大截面密封圈11、聚四氟乙烯墊10、小截面密封圈9完成對流經傳感器的兩相流介質的密封；傳感器適配接頭7采用徑向密封，其間隙配合和溝槽尺寸公差按國標GB/T3452.3-2005。該結構充分保證了傳感器密封性。
[0022]本發明傳感器通過GJB150.16A-2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法振動試驗》、GJB150.18A-2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法沖擊試驗》等鑒定試驗，性能滿足要求。
[0023]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種氣液兩相流檢測傳感器，包括傳感器基體(6)及安裝在其兩端的適配接頭(7)；所述傳感器基體(6)內設有由紅外發射管與紅外接收器件組成的紅外檢測器組(I)、藍寶石管(3)和電路板(4);其特征在于，各適配接頭(7)與對應的藍寶石管(3)端部之間設有包套在藍寶石管(3 )端部的杯形密封件(8 )，由此形成藍寶石管(3 )與傳感器基體(6 )內腔的徑向密封，以及藍寶石管(3)端部與適配接頭(7)之間的軸向密封；適配接頭(7)設有接頭密封圈(12)而形成適配接頭(7)與傳感器基體(6)內腔之間的徑向密封；所述杯形密封件(8)設有和藍寶石管(3)內徑相同且位置對應的圓形通孔，所述適配接頭(7)的內孔和藍寶石管(3)內徑相同，形成了由藍寶石管(3)內腔以及它兩端的杯形密封件(8)圓形通孔、適配接頭(7)的內孔組成的內徑一致的通道。
2.根據權利要求1所述的氣液兩相流檢測傳感器，其特征在于:在各杯形密封件(8)的端口與傳感器基體(6)內腔的內端臺階之間的藍寶石管(3)外周依次設有大截面密封圈(11)、聚四氟乙烯墊(10)、小截面密封圈(9)，在所述杯形密封件(8)的擠壓下于藍寶石管(3)外周與傳感器基體(6)內腔之間形成密封。
3.根據權利要求2所述的氣液兩相流檢測傳感器，其特征在于:所述聚四氟乙烯墊(10)其兩端直徑分別和小截面密封圈(9)和大截面密封圈(11)直徑一致；所述聚四氟乙烯墊(10)在直徑過渡處設計有倒角。
【文檔編號】G01F22/00GK103983320SQ201410179107
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】吳迪, 謝貴久, 顏志紅, 何峰, 景濤, 徐波 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所