CN103278201B - 一种流量传感装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量传感装置及其应用，包括测量管、导磁板、第一电极、第二电极、线圈、磁芯、U形钢套，测量管的通孔由导磁板分割为上通孔和下通孔，第一电极和第二电极分别位于下通孔的左右两侧。线圈水平环绕磁芯，位于测量管的下方，并置于U形钢套中。导磁板、磁芯和U形钢套均为导磁体。本发明将测量管的通孔由导磁板分割为上通孔和下通孔，将励磁磁场集中在下通孔中，减小励磁功率，从而实现低功耗的电磁流量计。

Description

一种流量传感装置及其应用

技术领域

本发明所述的一种流量传感装置，涉及电磁式流量计领域，特别涉及热计量、水计量、污水计量等需要电池供电的流量测量领域。本发明适用于户用热量表、冷量表、水表、污水表等，其原理和结构也适用于其他需要流量测量的通用领域。

背景技术

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表，其基本原理是：当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向上产生感应电势，感应电势的幅度和流体的流速成正比，从而获得流体的流速，进而获得流体的流量。为了产生磁场，在测量管的周围，安装有励磁线圈，所产生的磁场穿过流体，从而在流体中产生感应电势，在感应电势的正负极位置安装电极，即可测量感应电势的大小。电磁流量计在流量测量中有广泛的应用，具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。

现有技术的电磁流量计，通常情况下，将励磁线圈安装在测量管的周围，一般为两只线圈相对位置安装，或者一只线圈和一只磁芯相对位置安装，磁场穿越整个测量管，口径越大磁路越长，从而励磁功率越大，无法满足电池供电等低功耗应用场合，特别是热量表的应用场合。现有技术也有将测量管直径缩小，缩短磁路，降低励磁功耗的方法，该方法存在测量管流体阻力增大，无法满足流速较大的应用场合，特别是热量表的应用场合。

随着城市集中供暖热计量的发展，发明一种能够低功耗励磁的电磁式热量表，解决电磁式热量表的电池供电问题，在供热计量中显得越来越重要，现有技术，还未见有在测量管通孔中增加导磁板，从而降低励磁功率的方法。

综上所述，现有技术的电磁式流量测量装置存在以下问题：

1)励磁磁场穿越整个流体截面，励磁分布效率低；

2)测量管缩径，导致管路损耗大；

3)较大口径的测量管，励磁功率较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量传感装置，解决现有技术电磁式流量计励磁功耗大的问题，特别是解决电磁式户用热量表、户用水表的电池供电问题。

一种流量传感装置，所述装置包括测量管、导磁板、第一电极、第二电极、线圈，测量管的通孔由导磁板分割为上通孔和下通孔，第一电极和第二电极分别位于下通孔的两侧，所述导磁板为磁导体。

所述线圈的中部，进一步包含磁芯，磁芯为磁导体。

所述线圈的外部，进一步外设有U形钢套，U形钢套为磁导体。

所述线圈，进一步包含骨架，线圈绕于骨架的工字形槽内。

所述的U形钢套的左右两侧，高于测量管下通孔的底部。

所述第一电极和第二电极，位于下通孔的中间偏下位置。

所述的流量传感装置用于城市集中供暖热计量。

所述的流量传感装置用于热量表、冷量表、水表、污水表。

本发明提供了一种加强电极位置磁场强度，从而改善磁场分布效率的方法。现有技术中，测量管的上方和下方布置有线圈，两侧布置有电极，线圈产生的励磁磁场穿越整个流体截面，从而降低了磁场分布效率。本发明在测量管的通孔中增加一个导磁的导磁板，分割为上通孔和下通孔，磁场分布在有测量电极的下通孔，上通孔几乎不分布有磁场，从而提高了励磁磁场的分布效率。

根据本发明的另一方面，提供了一种低管路压损的电磁式流量传感器布置方法。现有技术中，为了达到较低的励磁功率，将测量管的管径缩小，增加了管路的压力损失。本发明测量管中的磁场分布于下通孔，上通孔的截面积基本不影响磁场的分布，从而无需将管路直径缩小。

根据本发明的另一方面，提供了一种针对不同直径测量管的低功耗励磁布置方法。现有技术中，测量管的上方和下方布置有线圈，两侧布置有电极，测量管直径越大所布置的线圈越大，励磁功率越大。本发明将测量管的通孔分割为上通孔和下通孔，励磁磁场仅作用于下通孔，上通孔的截面积可以随测量管的直径而变化，从而适应不同直径的测量管，励磁线圈不会随测量管的直径变化而变化，从而提供低功耗的励磁方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）励磁磁场分布效率高；

2）测量管的管路损耗小；

3）不同直径的测量管均实现低功耗励磁。

本发明的任一技术方案不一定能全部实现以上有益效果。

附图说明

图1是构成本发明流量传感装置实施例的剖面图；

图2是构成本发明流量传感装置实施例的A-A剖面图；

图中，测量管1、导磁板4、第一电极3a、第二电极3b、第一引线8a、第二引线8b、线圈2、磁芯5、U形钢套6、骨架7。

图3是构成本发明流量传感装置另一个实施例的剖面图；

图中，测量管1、导磁板4、第一电极3a、第二电极3b、线圈2、W形钢套5。

具体实施方式

参见图1，为本发明流量传感装置实施例的剖面图，包括测量单元和励磁单元两个部分。

其中测量单元包括测量管1、导磁板4、第一电极3a、第二电极3b、第一引线8a、第二引线8b。测量管1的通孔截面为长圆形，导磁板4水平放置在通孔中，并将通孔分割为上通孔和下通孔，第一电极3a和第二电极3b分别位于下通孔的两侧，第一引线8a连接第一电极3a，第二引线8b连接第二电极3b。测量管1采用塑料材料制造，第一引线8a和第二引线8b采用导电塑料材料制造，并且，第一引线8a和第二引线8b采用注塑工艺，实现和测量管1的紧密结合。第一电极3a和第二电极3b采用金属等导电材料制造，分别与第一引线8a和第二引线8b紧密连接。导磁板4采用导磁材料制造，比如氧化铁等。如图2所示，导磁板4为长方形，前后边缘采用流线型设计，以便获得更好的流型。

励磁单元位于测量管1的下方，包括线圈2、磁芯5、U形钢套6、骨架7。线圈2采用漆包线水平绕制在骨架7的工字形槽内。磁芯5采用导磁材料制造，如氧化铁、软铁等，本实施例的磁芯5的水平截面为圆形，也可以为长圆形、椭圆形等形状，中间也可以带孔。磁芯5位于骨架7中部的孔内，垂直放置，并置入U形钢套6的U形底部。磁芯5的上端贴近测量管1，下端置于U型钢套6的U形底部。

参见图3，为本发明流量传感装置另一个实施例的剖面图，包括测量单元和励磁单元两个部分。

其中测量单元包括测量管1、导磁板4、第一电极3a、第二电极3b。测量管1的通孔截面为长圆形，导磁板4水平放置在通孔中，并将通孔分割为上通孔和下通孔，第一电极3a和第二电极3b分别位于下通孔的两侧。第一电极3a和第二电极3b采用金属等导电材料制造，导磁板4采用导磁材料制造，比如氧化铁等。

励磁单元位于测量管1的下方，包括线圈2、W形钢套5。W形钢套5采用导磁材料制造，如氧化铁、软铁等。线圈2位于W形钢套5的W形底部。

本实施例的低功耗流量传感装置，导磁板、磁芯、U形钢套为整体的导磁部件，构成流量传感所需的磁路。每个整体的导磁部件也可以由几个更小的导磁和不导磁部件组合而成，也可以将导磁部件局部去除，这种组合和局部去除几乎不影响整体的导磁特性。将一个导磁部件拆分为多个部件、以及局部去除的技术方案，为本领域专业人士所熟知的技术，此类情况亦在本专利的保护范围内。

本实施例的低功耗流量传感装置，励磁单元位于测量单元的下方，如将本装置垂直镜像、或旋转任何角度，并不影响本装置的基本特性，为本领域专业人士所熟知的技术，此类情况亦在本专利的保护范围内。

本实施例的低功耗流量传感装置，导磁板表面可以进一步附着塑料、涂料等材料，改善表面光洁度和绝缘性，为本领域专业人士所熟知的技术，此类情况亦在本专利的保护范围内。

所述的流量传感装置用于城市集中供暖热计量。

所述的流量传感装置用于热量表（亦称为热能表）、冷量表、水表、污水表。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种流量传感装置，其特征在于：所述装置包括测量管（1）、导磁板（4）、第一电极（3a）、第二电极（3b）、线圈（2），测量管（1）的通孔由导磁板（4）分割为上通孔和下通孔，第一电极（3a）和第二电极（3b）分别位于下通孔的两侧，所述导磁板（4）为磁导体；所述线圈（2）的外部，进一步外设有U形钢套（6），U形钢套（6）为磁导体。

2.如权利要求1所述的一种流量传感装置，其特征在于：所述线圈（2）的中部，进一步包含磁芯（5），磁芯（5）为磁导体。

3.如权利要求1-2任一项所述的一种流量传感装置，其特征在于：所述线圈（2），进一步包含骨架（7），线圈（2）绕于骨架（7）的工字形槽内。

4.如权利要求1所述的一种流量传感装置，其特征在于：所述的U形钢套（6）的左右两侧，高于测量管（1）下通孔的底部。

5.如权利要求1所述的一种流量传感装置，其特征在于：所述第一电极（3a）和第二电极（3b），位于下通孔的中间偏下位置。

6.一种根据权利要求１所述的流量传感装置用于城市集中供暖热计量。

7.一种根据权利要求１所述的流量传感装置用于热量表、冷量表、水表。