CN110823299B - 新型叶轮电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新型叶轮电磁流量计，包括管道、叶轮、线圈、支撑架、磁体组件和电测量仪器；支撑架包括壳体，以及至少一个支撑部；支撑部连接在壳体的外壁上；支撑架位于管道内，其支撑部连接管道内壁；叶轮包括轮体，以及若干个叶片；若干个所述叶片均布在轮体的外壁上；轮体的敞口端转动连接在壳体的敞口端内；线圈安装在轮体内，线圈的导线穿入在壳体中；磁体组件包括磁铁I和磁铁II；磁铁I和磁铁II对称布置在管道外壁上；线圈位于磁铁I和磁铁II之间；电测量仪器电连接线圈，电测量仪器测量线圈的感应电动势频率；本发明结构紧凑，安装调试和维护成本低，相对于其他流量计而言不需要太精细的操作，标定性能优异。

Description

新型叶轮电磁流量计

技术领域

本发明属于流体测量领域，具体涉及一种新型叶轮电磁流量计。

背景技术

目前，在所有化工、能源、水利等领域，对流体的测量与控制是十分重要的，为此诞生了许多流体测量设备，在工艺要求越来越严格的今天，掌握相关管道流量参数对设备操作、科学实验、系统维护是十分重要的。

现有的测量流量计主要有电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计、孔板流量计、弯管流量计等。但是这些测量设备整体来说，精度高的成本贵，成本便宜的操作繁杂，操作简单的精度不够高。

参见图13，对于现有的电磁流量计，其测量原理是基于法拉第电磁感应定律。其传感器部分由线圈、电极和绝缘内衬组成，在测量时传感器中的励磁线圈通电产生磁场，当导电流体通过磁场时，由于切割磁力线的作用力，产生微小的感应电动势，由电极将这些微小的感应电动势采集，并输送至仪表的转换器部分，对信号进行放大、修正等操作，再通过公式将其换算成相应的流量数据，最终显示到仪表或输出到上位机系统。

电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量。电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格。变送器和转换器必须配套使用，两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。

为解决流量计精度、量程、维护等问题，现有技术中一种新型的电磁流量计。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，新型叶轮电磁流量计，包括管道、叶轮、线圈、支撑架、磁体组件和电测量仪器。

所述支撑架包括壳体，以及至少一个支撑部。

所述壳体为中空结构，其一端封闭，另一端敞口。所述支撑部连接在壳体的外壁上。所述支撑架位于管道内，其支撑部连接管道内壁。

所述叶轮包括轮体，以及若干个叶片。

所述轮体为中空结构，其一端封闭，另一端敞口。若干个所述叶片均布在轮体的外壁上。所述轮体的敞口端转动连接在壳体的敞口端内。

所述线圈安装在轮体内，线圈的导线穿入在壳体中。

所述磁体组件包括磁铁I和磁铁II。

所述磁铁I和磁铁II对称布置在管道外壁上，所述磁铁I和磁铁II在管道内形成磁场。所述线圈位于磁铁I和磁铁II之间。

所述电测量仪器连接线圈的导线。所述电测量仪器测量线圈的感应电动势频率。

进一步，在测量时，流体流过管道，并通过叶轮。所述叶轮被带动旋转，并带动线圈旋转。所述线圈旋转后切割磁感线，在线圈内产生电动势，电动势经线圈的导线输出至电测量仪器。电测量仪器测量出线圈的感应电动势频率。

进一步，所述轮体的敞口端的壳体的敞口端之间设置有动密封装置。

进一步，所述动密封装置为旋转密封圈。

进一步，所述磁铁I和磁铁II均为弧形磁铁。所述磁铁I和磁铁II均贴合在管道外壁上，磁铁I和磁铁II异性相对。

进一步，所述线圈的导线上连接有电刷，线圈通过电刷连接电测量仪器。

进一步，所述线圈为缠绕线圈。所述缠绕线圈的铜线沿管道轴线方向来回铺设。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，具有如下优点：

1)本发明的电磁流量计结构紧凑，安装调试和维护成本低，相对于其他流量计而言不需要太精细的操作，标定性能优异；

2)本发明的叶轮电磁流量计通过将叶片设置在管道内，与管道相适应，能够在流体不充满管道时测量流体流速。

3)本发明的叶轮电磁流量计适用性好，可以测量液体和气体。

4)本发明的叶轮电磁流量计测量速度快，流体流过管道带动叶轮旋转，叶轮旋转带动线圈切割磁感线，即产生电动势，通过电测量仪器就可以马上知道频率大小，不需要其他的信号传递和整理。

附图说明

图1为本发明的平面结构示意图

图2为本发明的三维装配示意图；

图3为叶轮的三维结构示意图；

图4为磁体组件与管道的三维装配示意图；

图5为线圈的三维示意图；

图6为叶轮的主剖视图；

图7为叶轮的侧剖视图；

图8为线圈的侧视图；

图9为支撑架的主剖视图；

图10为支撑架的侧剖视图；

图11为磁体组件的剖视图；

图12为叶轮与支撑架的连接示意图；

图13为现有技术中电磁流量计的测量原理示意图。

图中：管道1、叶轮2、轮体201、叶片202、线圈3、支撑架4、壳体401、支撑部402、磁铁I5、磁铁II6和动密封装置7。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种新型叶轮电磁流量计，参见图1、图2和图9，包括管道1、叶轮2、线圈3、支撑架4、磁体组件和电测量仪器。

参见图10，所述支撑架4包括壳体401，以及三个支撑部402。

本实施例中，所述壳体401为圆筒状，其一端封闭，另一端敞口。三个所述支撑部402均布在壳体401的外壁上。所述支撑架4位于管道1内，壳体401的轴线与管道1轴线重合，三个支撑部402均固定在管道1内壁上。

参见图3、图6和图7，所述叶轮2包括轮体201，以及六个叶片202。

所述轮体201为中空结构，其一端封闭，另一端敞口。六个所述叶片202均布在轮体201的外壁上。所述叶片202可以是矩形薄片，也可以是螺旋叶片，每个叶片202均偏置安装，使得流体流过叶轮2时会带动叶轮2旋转。所述轮体201的敞口端通过动密封装置7转动连接在壳体401的敞口端内。本实施例中，该动密封装置7为旋转密封圈，避免在测量时被测流体进入壳体401内部。

参见图5、图8和图12，所述线圈3安装在轮体201内，所述线圈3为缠绕线圈。所述缠绕线圈的铜线沿管道1轴线方向来回铺设多层，线圈3的导线从轮体201的内部穿入在壳体401中，线圈3的导线上连接有电刷，测量时通过电刷将线圈3产生的电动势导出。

参见图4和图11，所述磁体组件包括磁铁I5和磁铁II6。

所述磁铁I5和磁铁II6均为弧形磁铁，弯曲弧度与管道1相同。所述磁铁I5和磁铁II6均贴合在管道1外壁上，磁铁I5和磁铁II6对称布置，磁铁I5和磁铁II6异性相对，磁铁I5和磁铁II6在管道1内形成稳定的磁场。所述线圈3位于磁铁I5和磁铁II6之间。

所述电测量仪器通过电刷电连接线圈3的导线，从而能够测量线圈3的感应电动势频率。本实施例中，所述电测量仪器为磁电系仪表。

测量时，流体流过管道1，并通过叶轮2，叶轮2被带动旋转，叶轮2旋转带动线圈3旋转，由于管道1外壁的磁铁I5和磁铁II6在管道1内构造了一个稳定的磁场，线圈3旋转时会切割磁感线，由法拉第电磁感应定律，线圈3内会产生电动势，该电动势的频率通过电测量仪器测量得出，通过该频率，就可以计算出叶轮2的转速。值得说明的是，因为测量电流或者电压可能会受到环境或者装置自身的干扰，但是测量频率不容易受到干扰，而且频率与叶轮2转速一一对应，叶轮2转速与流体速度也是相对应的，而且通过测量频率，可以减少能耗。

实施例2：

本实施例提供一种较为基础的实现方式，一种新型叶轮电磁流量计，参见图1、图2和图9，包括管道1、叶轮2、线圈3、支撑架4、磁体组件和电测量仪器。

参见图10，所述支撑架4包括壳体401，以及三个支撑部402。

本实施例中，所述壳体401为圆筒状，其一端封闭，另一端敞口。三个所述支撑部402均布在壳体401的外壁上。所述支撑架4位于管道1内，壳体401的轴线与管道1轴线重合，三个支撑部402均固定在管道1内壁上。

参见图3、图6和图7，所述叶轮2包括轮体201，以及六个叶片202。

所述轮体201为中空结构，其一端封闭，另一端敞口。六个所述叶片202均布在轮体201的外壁上。所述叶片202可以是矩形薄片，也可以是螺旋叶片，每个叶片202均偏置安装，使得流体流过叶轮2时会带动叶轮2旋转。所述轮体201的敞口端转动连接在壳体401的敞口端内。

参见图5、图8和图12，所述线圈3安装在轮体201内，线圈3的导线从轮体201的内部穿入在壳体401中。

参见图4和图11，所述磁体组件包括磁铁I5和磁铁II6。

所述磁铁I5和磁铁II6对称布置在管道1外壁上，所述磁铁I5和磁铁II6在管道1内形成磁场。所述线圈3位于磁铁I5和磁铁II6之间。

所述电测量仪器通过电刷电连接线圈3的导线，从而能够测量线圈3的感应电动势频率。

测量时，流体流过管道1，并通过叶轮2，叶轮2被带动旋转，叶轮2旋转带动线圈3旋转，由于管道1外壁的磁铁I5和磁铁II6在管道1内构造了一个稳定的磁场，线圈3旋转时会切割磁感线，由法拉第电磁感应定律，线圈3内会产生电动势，该电动势的频率通过电测量仪器测量得出，通过该频率，就可以计算出叶轮2的转速。值得说明的是，因为测量电流或者电压可能会受到环境或者装置自身的干扰，但是测量频率不容易受到干扰，而且频率与叶轮2转速一一对应，叶轮2转速与流体速度也是相对应的，而且通过测量频率，可以减少能耗。

实施例3：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，轮体201的敞口端的壳体401的敞口端之间设置有动密封装置7。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述动密封装置7为旋转密封圈，通过旋转密封圈避免在测量时被测流体进入壳体401内部。

实施例5：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述磁铁I5和磁铁II6均为弧形磁铁，弯曲弧度与管道1相同。所述磁铁I5和磁铁II6均贴合在管道1外壁上，磁铁I5和磁铁II6异性相对，在管道1内形成稳定的磁场。

实施例6：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述线圈3的导线上连接有电刷，线圈3通过电刷连接电测量仪器，测量时通过电刷将线圈3产生的电动势导出在电测量仪器中。

实施例7：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述线圈3为缠绕线圈。所述缠绕线圈的铜线沿管道1轴线方向来回铺设1层。

Claims (7)

1.新型叶轮电磁流量计，其特征在于：包括管道(1)、叶轮(2)、线圈(3)、支撑架(4)、磁体组件和电测量仪器；

所述支撑架(4)包括壳体(401)，以及至少一个支撑部(402)；

所述壳体(401)为中空结构，其一端封闭，另一端敞口；所述支撑部(402)连接在壳体(401)的外壁上；所述支撑架(4)位于管道(1)内，其支撑部(402)连接管道(1)内壁；

所述叶轮(2)包括轮体(201)，以及若干个叶片(202)；

所述轮体(201)为中空结构，其一端封闭，另一端敞口；若干个所述叶片(202)均布在轮体(201)的外壁上；所述轮体(201)的敞口端转动连接在壳体(401)的敞口端内；

所述线圈(3)安装在轮体(201)内，线圈(3)的导线穿入在壳体(401)中；

所述磁体组件包括磁铁I(5)和磁铁II(6)；

所述磁铁I(5)和磁铁II(6)对称布置在管道(1)外壁上，所述磁铁I(5)和磁铁II(6)在管道(1)内形成磁场；所述线圈(3)位于磁铁I(5)和磁铁II(6)之间；

所述电测量仪器连接线圈(3)的导线；所述电测量仪器测量线圈(3)的感应电动势频率。

2.根据权利要求1所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：在测量时，流体流过管道(1)，并通过叶轮(2)；所述叶轮(2)被带动旋转，并带动线圈(3)旋转；所述线圈(3)旋转后切割磁感线，在线圈(3)内产生电动势，电动势经线圈(3)的导线输出至电测量仪器；所述电测量仪器测量出线圈(3)的感应电动势频率。

3.根据权利要求1所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：所述轮体(201)的敞口端的壳体(401)的敞口端之间设置有动密封装置(7)。

4.根据权利要求3所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：所述动密封装置(7)为旋转密封圈。

5.根据权利要求1所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：所述磁铁I(5)和磁铁II(6)均为弧形磁铁；所述磁铁I(5)和磁铁II(6)均贴合在管道(1)外壁上，磁铁I(5)和磁铁II(6)异性相对。

6.根据权利要求1所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：所述线圈(3)的导线上连接有电刷，线圈(3)通过电刷连接电测量仪器。

7.根据权利要求1所述的新型叶轮电磁流量计，其特征在于：所述线圈(3)为缠绕线圈；所述缠绕线圈的铜线沿管道(1)轴线方向来回铺设。

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