CN108871472A - 一种增强电磁流量信号的磁路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增强电磁流量信号的磁路装置，包括：衬管、流道、线圈结构以及磁轭结构，所述流道为矩形，能够显著提高流道内磁场的强度，提高磁场的稳定性，进而增强电磁流量信号，降低电磁流量表的功耗，不仅提升测量精度以及量程比，而且延长了电磁流量表的使用寿命。

Description

一种增强电磁流量信号的磁路装置

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，特别是涉及一种增强电磁流量信号的磁路装置。

背景技术

随着社会的发展，各个行业以及居民对用水量的需求在提升，特别是电磁流量表在城镇供水计量参数测量中得到越来越广泛的应用，这使得水表计量的工作负担加重，而传统的机械水表已经无法满足现今社会用水量的要求。

电磁流量表具有电池供电，计量性能稳定、安全可靠性高、维护费用较低、使用周期较长、测量精度高、超载不会损坏的优点。而传统机械表在长期测量中可动件磨损较大，难以保持长期稳定测量精度，加之受制造工艺、选型和维护的限制，传统机械表在大流量下容易磨损，在测量范围以外的小量程容易滞行和慢行。电磁流量表克服了传统机械表的一些固有缺陷，计量准确、性能稳定以及测量范围广；因此电磁流量表的应用越来越广泛。

现有的电磁流量表大多数测量信号较弱，精度只能达到2级，量程比较低。其中很大一部分原因是因为电磁流量表的励磁系统结构设计不够合理，由于励磁线圈有限长，使得励磁磁场不均匀。在电磁流量表中自来水为导体，在管道轴向平面内产生涡流，流体中电涡流的存在不可避免地影响了测量精度，也会降低测量电极采集的感应电动势。

由于电磁流量表通常工作环境比较恶劣，无法直接从电网中获取工作电源，因此需要采用电池进行内部供电，但是电磁流量表的励磁系统一般需要较大的功率，进一步限制了电磁流量表的使用寿命。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种增强电磁流量信号的磁路装置，用于解决现有技术中励磁磁场不均匀导致的测量精度较低以及感应电动势较弱的现象，提升了电磁流量表测量精确度和使用寿命。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种流道，所述流道设置在衬管内，在垂直于所述流道延伸方向的平面上，所述流道的截面形状为矩形。

可选的，所述矩形为圆角矩形。

可选的，所述流道具有用于防止流体侵蚀的衬里，所述衬里由PU制成。

可选的，还包括若干个用于测量流道内感应电动势的电极单元，每个所述电极单元均包括电极、第一压头、第二压头和阻尼件，所述电极包括测量探头和电极本体，所述电极本体的延伸方向垂直于所述测量探头所在的平面，所述测量探头设于流道上，所述电极本体依次贯穿衬管、第一压头、阻尼件以及第二压头，且电极本体远离测量探头的一端与第二压头可拆卸连接。

可选的，所述若干个电极单元包括用于接地的第一电极单元组和用于检测电动势的第二电极单元组，所述矩形的一边和对边上设有第一电极单元组，所述矩形的一边的两个临边上设有第二电极单元组。

可选的，所述第一电极单元组与地线信号连接。

一种线圈结构，所述线圈结构设置在衬管上，所述线圈结构包括均磁板和线圈绕组，所述均磁板与所述衬管固定连接，所述线圈与所述均磁板固定连接。

可选的，所述线圈结构还包括铁芯，所述铁芯与所述线圈绕组相匹配，所述铁芯的延伸方向与所述线圈绕组缠绕方向所在的平面垂直。

可选的，所述均磁板由35W270制成，所述铁芯由DT4C制成。

可选的，所述均磁板和所述线圈绕组均为矩形。

一种磁轭结构，安装在衬管上并用于防止漏磁，包括第一磁轭、第二磁轭和第一紧固件，所述第一磁轭和所述第二磁轭均为U形，第一磁轭的开口方向与第二磁轭的开口方向相对应，第一磁轭靠近第二磁轭的一端设有第一装配孔，第二磁轭靠近第一磁轭的一端设有第二装配孔，所述第一紧固件贯穿第一装配孔及第二装配孔与衬管连接。

可选的，第一磁轭和第二磁轭均由35W270制成。

可选的，还包括第二紧固件，所述第一磁轭远离第二磁轭的一端具有第三装配孔，所述第二磁轭远离第一磁轭的一端具有第四装配孔，所述第二紧固件分别贯穿第三装配孔及第四装配孔与衬管连接。

一种增强电磁流量信号的磁路装置，包括：所述流道、所述线圈结构所述以及磁轭结构。

如上所述，本发明的增强电磁流量信号的磁路装置，具有以下有益效果：

1、采用矩形流道设计，便于对流道内流体流动产生的电动势进行测量，提高测量精度；

2、能够有效增加磁场强度，提高了磁场分布的均匀性；

3、在电极截面磁感应信号一定的情况下，降低了励磁系统的功率，增加了电磁流量表的使用寿命，降低维护频率，提高经济性。

附图说明

图1显示为本发明实施例流道的结构示意图；

图2显示为图1中A-A处的剖视结构示意图；

图3显示为衬管的半剖结构示意图；

图4显示为电极单元的半剖结构示意图；

图5显示为电极的半剖结构示意图；

图6显示为第二压头的半剖结构示意图；

图7显示为第一压头的半剖结构示意图；

图8显示为线圈绕组的结构示意图；

图9显示为铁芯的机构示意图；

图10显示为第一磁轭的结构示意图；

图11显示为第一磁轭的俯视结构示意图；

图12显示为第一磁轭的正视结构示意图；

图13显示为磁轭结构的装配示意图；

图14显示为均磁板结构示意图；

图15显示为增强电磁流量信号的磁路装置爆炸结构示意图；

图16显示为装配过程一时结构示意图；

图17显示为装配过程二时结构示意图；

图18显示为装配过程三时结构示意图；

图19显示为装配过程四时结构示意图；

图20显示为装配过程五时结构示意图；

图21显示为增强电磁流量信号的磁路装置俯视磁场强图示意图；

图22显示为增强电磁流量信号的磁路装置正视磁场强图示意图；

图23显示为增强电磁流量信号的磁路装置左视磁场强图示意图；

零件标号说明

1 衬管

2 流道

21 电极单元

211 第一压头

212 第二压头

213 阻尼件

214 电极

214a 测量探头

214b 电极本体

3 衬里

41 第一磁轭

411 第一装配孔

412 第三装配孔

413 电极匹配缺口

414a 第一紧固件

414b 第二紧固件

415 盖板

42 第二磁轭

5 均磁板

6 铁芯

7 线圈绕组

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图23。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于电磁流量表，现有的电磁流量表的流道多为圆形流道，不仅流体容易产生涡流现象，不可避免地影响测量精度，而且会降低测量电极采集到的感应电动势。

请参阅图1和图2，本发明提供一种流道，所述流道2设置在衬管1内，在垂直于所述流道2延伸方向的平面上，所述流道2的截面形状为矩形，优选的，所述矩形为圆角矩形，本方案中，流道2的形状为矩形，减少了用于产生磁场的线圈之间的距离，增加磁场强度，而且增大测量段流通面，减少了压力损失，且便于装配，除此之外，避免流体通过流道2时产生涡流，而且采集到的电磁流量信号强度增强且稳定性提高。

请参阅图3，所述流道2具有用于防止流体侵蚀的衬里3，由于衬管1采用金属制成，为了防止侵蚀衬管1，衬里3由PU制成，并且衬里3的形状匹配流道2的形状。

请参阅图4、图5、图6和图7，流道1上设有若干个用于测量流道2内感应电动势的电极单元21，每个所述电极单元21均包括电极214、第一压头211、第二压头212和阻尼件213，所述电极214包括测量探头214a和电极本体214b，所述电极本体214b的延伸方向垂直于所述测量探头214a所在的平面，所述测量探头214a设于流道2上靠近流体的一面，所述电极本体214b依次贯穿衬里3、衬管1、第一压头211、阻尼件213以及第二压头212，且电极本体214b远离测量探头214a的一端与第二压头212可拆卸连接，更进一步的，电极本体214b与第二压头212为螺栓连接，阻尼件213为弹簧，在进行装配时候，电极本体214b与第二压头212匹配并拧紧，进而在电极本体214b的作用下，测量探头214a紧紧贴合在衬里3上，不仅防止流体泄漏，而且能够便于采集流体流动产生的电动势。

优选地，请参阅图2，所述若干个电极单元21包括用于接地的第一电极单元组21c和用于检测电动势的第二电极单元组21d，流道2为矩形，所述矩形的一边和对边上设有第一电极单元组21c，所述矩形的一边的两个临边上设有第二电极单元组21d，即第一电极单元组21c分别设置在流道2的一对对边上，第二电机组21d分别设置在流道2的另一对对边上，进一步的，现有技术中，通常将第二电极单元组21d与衬管1信号连接，然后衬管1接地，经过试验发现第二电极单元组21d通过衬管1直接接地的方式容易产生信号干扰，进而降低了测量精确度，所述第一电极单元组21c与地线信号连接，一组电极作为测量电极，另一组作为接地电极，不仅防止信号干扰，而且提高测量精确度。

请参阅图8、图9、图14和图15，提供一种线圈结构，所述线圈结构设置在衬管1上，所述线圈结构包括均磁板5和线圈绕组7，所述均磁板5与所述衬管1固定连接，所述线圈7与所述均磁板5固定连接，所述均磁板5和所述线圈绕组7均为矩形，具体为圆角矩形或者修圆角矩形，线圈绕组7能够产生垂直于流道2延伸方向的磁场，在均磁板5的作用和导向下，磁场的密度更加均匀，且磁场稳定性提高，进而增强了电磁流量信号。

优选地，所述线圈结构还包括铁芯6，进一步地提高磁场强度，所述铁芯6与所述线圈绕组7相匹配，所述铁芯6的延伸方向与所述线圈绕组7缠绕方向所在的平面垂直。

具体的，所述均磁板5由35W270制成，所述铁芯6由DT4C制成。

请参阅图10、图11、图12和图13，提供一种磁轭结构，安装在衬管1上并用于装配所述线圈结构，防止线圈结构产生磁场漏磁，磁轭结构包括第一磁轭41、第二磁轭42和第一紧固件414a，所述第一磁轭41和所述第二磁轭42均为U形，第一磁轭41的开口方向与第二磁轭42的开口方向相对应，第一磁轭41靠近第二磁轭42的一端设有第一装配孔411，第二磁轭42靠近第一磁轭41的一端设有第二装配孔，所述第一紧固件414a贯穿第一装配孔411及第二装配孔与衬管1固定连接(具体为焊接)，第一磁轭41还包括第二紧固件414b，所述第一磁轭41远离第二磁轭42的一端具有第三装配孔412，所述第二磁轭42远离第一磁轭41的一端具有第四装配孔，所述第二紧固件414b分别贯穿第三装配孔412及第四装配孔与衬管1固定连接(具体为焊接)，通过第一磁轭41和第二磁轭42装配形成一个半密闭空间，并将线圈结构设置在所述半密闭空间内，有效地降低了磁场漏磁，提高了电磁流量信号。

进一步的，第一磁轭41和第二磁轭42均具有装配电极单元21的电极匹配缺口413，电极匹配缺口413的形状与电极单元21的形状相匹配。

具体的，第一磁轭41和第二磁轭42均由35W270制成，有效降低漏磁，且成本低廉，便于制造。

请参阅图15、图16、图17、图18、图19和图20，提供一种增强电磁流量信号的磁路装置，包括：所述流道2、所述线圈结构所述以及磁轭结构，由于衬管的上下两个面均装配有均磁板5、铁芯6、线圈绕组7以及第一磁轭41/第二磁轭42，以衬管顶部装配过程为例，其装配过程如下：

装配过程一和装配过程二：请参阅图16和图17，将均磁板5通过焊接的方式固定在衬管1的顶部，然后将铁芯6固定在均磁板5上；

装配过程二和装配过程三：请参阅图17和图18，装配电极单元21；

装配过程四：请参阅图19，将线圈绕组7套设在铁芯6上；

装配过程五：请参阅图20，将第一磁轭41的开口方向和第二磁轭42的开口方向靠近移动，并将第一磁轭41和第二磁轭42固定在衬管1上，具体的，通过盖板415与第二紧固件414b配合，将第一磁轭41以及第二磁轭42的顶部固定在衬管上，通过第一紧固件414a与第一装配孔及第二装配孔配合，将第一磁轭41以及第二磁轭42的两侧固定在衬管上。

请参阅图21、图22和图23，由图可知：图21和图22中单位为10^-3B，图23中的单位为10^-4B，在矩形流道2内，磁场强度最强且较为均匀，显著提高了流道内的电磁流量信号，而且提高了磁场的密度以及稳定性，进而提高了电极单元21采集的电动势强度，进而提高了电磁流量表的精确度和量程比。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种流道，所述流道设置在衬管内，其特征在于：在垂直于所述流道延伸方向的平面上，所述流道的截面形状为矩形。

2.根据权利要求1所述的流道，其特征在于：所述矩形为圆角矩形。

3.根据权利要求1所述的流道，其特征在于：所述流道具有用于防止流体侵蚀的衬里，所述衬里由PU制成。

4.根据权利要求1所述的流道，其特征在于：还包括若干个用于测量流道内感应电动势的电极单元，每个所述电极单元均包括电极、第一压头、第二压头和阻尼件，所述电极包括测量探头和电极本体，所述电极本体的延伸方向垂直于所述测量探头所在的平面，所述测量探头设于流道上，所述电极本体依次贯穿衬管、第一压头、阻尼件以及第二压头，且电极本体远离测量探头的一端与第二压头可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的流道，其特征在于：所述若干个电极单元包括用于接地的第一电极单元组和用于检测电动势的第二电极单元组，所述矩形的一边和对边上设有第一电极单元组，所述矩形的一边的两个临边上设有第二电极单元组。

6.根据权利要求5所述的流道，其特征在于：所述第一电极单元组与地线信号连接。

7.一种线圈结构，所述线圈结构设置在衬管上，其特征在于：所述线圈结构包括均磁板和线圈绕组，所述均磁板与所述衬管固定连接，所述线圈与所述均磁板固定连接。

8.根据权利要求7所述的线圈结构，其特征在于：所述线圈结构还包括铁芯，所述铁芯与所述线圈绕组相匹配，所述铁芯的延伸方向与所述线圈绕组缠绕方向所在的平面垂直。

9.根据权利要求8所述的线圈结构，其特征在于：所述均磁板由35W270制成，所述铁芯由DT4C制成。

10.根据权利要求7所述的线圈结构，其特征在于：所述均磁板和所述线圈绕组均为矩形。

11.一种磁轭结构，安装在衬管上并用于防止漏磁，其特征在于：包括第一磁轭、第二磁轭和第一紧固件，所述第一磁轭和所述第二磁轭均为U形，第一磁轭的开口方向与第二磁轭的开口方向相对应，第一磁轭靠近第二磁轭的一端设有第一装配孔，第二磁轭靠近第一磁轭的一端设有第二装配孔，所述第一紧固件贯穿第一装配孔及第二装配孔与衬管连接。

12.根据权利要求11所述的磁轭结构，其特征在于：第一磁轭和第二磁轭均由35W270制成。

13.根据权利要求11所述的磁轭结构，其特征在于：还包括第二紧固件，所述第一磁轭远离第二磁轭的一端具有第三装配孔，所述第二磁轭远离第一磁轭的一端具有第四装配孔，所述第二紧固件分别贯穿第三装配孔及第四装配孔与衬管连接。

14.一种增强电磁流量信号的磁路装置，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项的流道、如权利要求7-10任一项所述的线圈结构以及如权利要求11-13任一项所述的磁轭结构。