流量计和流量计系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种独立于流体状态属性测量流体流率的流量计。在至少一个实施例中，流量计包括入口、出口和圆筒形室。流量计还包括位于圆筒形室中用于以可变的速度转动的叶轮组件。在至少一个实施例中，当在入口中的流体和在出口中的流体之间的压差变得基本上为零时，确定流体的流率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施例涉及一种测量流体的流率的流量计。
技术介绍
流体(例如，液体或者气体)的流率通过使用流量计是可测量的。本领域中已知 有几种传统的流量计。第一种传统的流量计包括用于生活用水测量的活塞流量计。活塞流 量计通过在已知体积的腔室内规则地转动的活塞来工作。对于每次转动，特定量的水经过 活塞室。另一种传统的机械流量计包括涡轮流量计。在工作中，涡轮通常在流体中被设置 成恒速。通常需要密封剂以保持与流体的运动直接接触的组件的整体性。这样，值得关注 的是如何最大地降低与涡轮流量计的使用相关的维持成本。另一种传统的机械流量计包括 热质量流量计。热质量流量计使用被加热的元件和温度传感器的组合来测量流体的流率。 虽然提供了流动读数(flow readout)，但是热质量流量计至少相对于流体的热容量、热传 感器和其他相关的结构元件需要经常被校准。 当将被测量的流体是具有例如粘度或者密度的至少一个状态属性持续较低或者 随时间而变化的流体时，传统的流量计的使用受到限制。例如，涡轮流量计依赖不变或者 已知的流体粘度和密度用于校准。这样，涡轮流量计被认为缺乏测量状态属性不断改变的 流体流率的值。其它的传统流量计(例如活塞式流量计)基本上依赖可动密封件(moving seal)的使用，而可动密封件被认为是拥有低的可靠性并导致不需要的操作中断。此外，温 差技术依赖于已知的流体组合，并且当测量的流体在操作期间改变时经常变得不适宜。
技术实现思路
根据本技术的至少一方面，提供了一种测量具有多个状态属性的流体的流率 的流量计。在至少一个实施例中，所述流量计包括遮盖导管，该遮盖导管具有入口 、出口和 圆筒形室，所述圆筒形室介于所述入口和所述出口之间。所述流量计还包括叶轮组件，该叶 轮组件位于所述圆筒形室中，用于在圆筒形室中转动，其中，所述叶轮组件可操作地结合到 控制器，以便于叶轮组件以可变的速度转动，从而所述入口和所述出口之间的流体的压力 差在第一值和第二值之间改变。所述流量计还包括压力传感器，该压力传感器流体地结合 到所述遮盖导管，并且被构造成测量压力差。当所述压力差值是在第一压力值和第二压力 值之间的预选择的压力值时，独立于流体的至少一个状态属性确定流体的流率。在至少一 个特定实施例中，预选择的压力差值基本上为零。 根据一个或多个实施例的本技术使得流体的流率独立于流体的特定属性，例 如，密度或粘度，因此，相对简单地确定流体流量。与传统的流量测量系统和方法不同，在本 技术中，考虑了流体的粘度和/或密度的改变，以利于确定流率。附图说明图1A示意性地描述了根据本技术的至少一个实施例的流量计； 图IB显示了图1A的流量计中的接近距离(a卯roach distance)的详细视图； 图2是在图1A的流量计中的叶轮组件的横截面视图； 图3示意性地描述了叶轮速度和压力差随时间变化的曲线图； 图4示出了应用于图1A的流量计的两侧压力差传感器(two sideddifferentialpressure sensor)。具体实施方式根据需要，在此公开了本技术的具体实施例。但是，应该理解，公开的实施例 仅是本技术的可以实现为各种和其它形式的示例。附图不是必须按照比例，一些特征 可以被夸大或者縮小，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能性细节不 应该被解释为限定性的，而仅仅是基于权利要求的代表性基础和/或用于教导本领域技术 人员的代表性基础，以按照各种形式采用本技术。 而且，除了明白地显示之外，在说明书和权利要求中所有数量应该被理解为由在 描述本技术的较宽的范围时的词语"大约"修饰的。在阐述的用数字限制的实施通常 是优选地。此外，除非明确地阐述是相反地，否则处于与本技术相关联的指定的目的， 作为适合或者优选的材料的分类或者组的描述意味着组或者分类的任意两个或者更多的 组合可以是合适的或者优选的。 根据本技术的至少一方面，提供了一种流量计。该流量计能够独立于流体的 状态属性测量流体的流率。在至少一个实施例中，流量计能够与基于燃料电池的车辆相关 联使用，用于测量氢的流率。但是，应该理解，本技术的实施例的原理可用于针对其它 应用测量流体流率(例如，水表、油泵、发动机管或者任何其它通常适于测量流体的流率的 设备)。 除非特别强调，否则在此使用的术语"流体"指的是具有或者不具有固态颗粒的液 体、具有或者不具有固态颗粒的气体或者其任意组合。 除非特别强调，否则在此使用的术语流体的"状态属性"示意性地包括流体温度、 流体压力、在流体中含有的各种颗粒的浓度、流体粘度和流体密度。应该注意，流体粘度和 流体密度各自表示包括流体温度、流体压力和/或在流体中含有的各种颗粒的浓度的状态 属性的函数。 粘度通常定义为流体由于剪应力或者扩张应力(extensional stress)而变形的 阻力的测量。氢的粘度在8.4x10—6值附近，类似的，空气的粘度在17.4x10—6 值附近。 除非特别强调，否则在此使用的术语流体的"基本上为零"指的是根据本技术 的至少一个实施例的流量计的入口和出口之间的流体的压力差。在理论上理想的测量条 件下，压力差基本上为零的意味着就是零。然而，由于通常和测量装置相关联的改变或者公 差，"基本上为零"还意图指相对于零的合理变化。"基本上为零"还可对应于通过采用任何基于统计的方法或者算法被认为为零的值。 现在参照附图，其中，相同的标号始终用于指示相同的结构，在附图1A中，示意性 流量计通常用100表示。流量计IOO包括遮盖导管102和压力感测组件110。遮盖导管102 还由导管部分104和圆筒形室106构成。在至少一个实施例中，在圆筒形室106中，存在具有绕着中心毂114可转动并从中心毂114向外延伸的多个叶轮叶片112的叶轮组件108。 导管部分104具有流体入口 130和流体出口 132，圆筒形室106与导管部分104流体连通， 并设置在流体入口 130和流体出口 132之间。在至少一个实施例中，控制器(和/或动力 源)可操作地结合到叶片112上，以控制叶片112的转动。叶片112被构造成以相应于控 制器的可变速度绕着毂114转动。这种特征将参照图2进行更加详细地描述。 在至少一个实施例中，叶轮叶片112被布置为与沿着通过流体入口 130从导管部 分104和圆筒形室106进入的流体流(例如，沿着所示的空心箭头(block arrow)方向) 一致。这样，所述流的至少一部分通过叶片112的转动而流动通过流量计100。 根据涉及的特定的应用，叶轮叶片112的实际数量可以基于特定实施的期望标准 而改变。叶轮叶片112的实际最小数量是3。在一个实施例中，叶轮叶片112的数量在一定 范围内，所述范围的最小值在3、5、7或者9中独立地选择，最大值在50、40、30或者20的范 围中独立地选择。 叶轮叶片112可以是任何适合的形状和材料。在至少一个实施例中，并如图1A所 示，在叶轮组件108中，叶轮叶片112的形状和构造相同，并且沿着图1A的A-A方向均匀地 隔开。可选地，叶轮叶片112可由弹性材料制成，以吸收由输入的流带来的能量。弹性材料 可包括软橡胶、软塑料、热塑性聚合物和热固性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定具有多个状态属性的流体的流率的流量计，其特征是，所述流量计包括：遮盖导管，具有入口、出口和圆筒形室，所述圆筒形室介于所述入口和所述出口之间；叶轮组件，位于所述圆筒形室中，用于转动，其中，所述叶轮组件可操作地结合到控制器，以便于叶轮组件以可变的速度转动，从而所述入口和所述出口之间的流体的压力差响应于所述叶轮组件可变的速度在第一压力值和第二压力值之间改变；压力传感器，流体地结合到所述遮盖导管，并且被构造成测量在预选择的压力值处的流体的压力差，以独立于流体的至少一个状态属性确定流体的流率，所述预选择的压力值在第一压力值和第二压力值之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德大卫布罗斯特，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]