CN111238579A - 一种k系数可调节的流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明属于流量传感器技术领域，公开了一种K系数可调节的流量传感器，包括外侧设置有安装室的腔体、安装在腔体内的前导流体和后导流体以及安装在前导流体和后导流体之间的涡轮机构，还包括垂直于流体流动方向且与涡轮机构靠近后导流体一侧传动连接的变速机构；所述变速机构穿过腔体的侧壁并伸入安装室内。本发明通过涡轮机构与变速机构的配合，有效的而实现对流量传感器K系数的调整，使得流量传感器输出信号频率可控可调节；本发明通过K系数的调整有效地降低流量传感器带来的电磁干扰问题，降低信号采集电路的复杂程度。

Description

一种K系数可调节的流量传感器

技术领域

本发明涉及流量传感器技术领域，具体的说，是一种K系数可调节的流量传感器。

背景技术

传感器技术是测量控制系统的基础技术，流量传感器主要用于测量管路中流体的流速，传统流量传感器由于未带变速机构，主要是减速机构，其K系数往往达7000以上，有的甚至接近20000，对应输出信号频率达kHz级别，这对流量传感器信号采集单元提出了较高要求，需对高频信号有敏感的识别能力及识别精度，以及易对使用环境造成高频电磁干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种K系数可调节的流量传感器，能够有效地实现对于K系数的调整，使得流量传感器输出信号频率由设计人员可控可调节，有效地降低流量传感器带来的电磁干扰问题，以及降低信号采集电路的复杂程度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种K系数可调节的流量传感器，包括外侧设置有安装室的腔体、安装在腔体内的前导流体和后导流体以及安装在前导流体和后导流体之间的涡轮机构，

还包括垂直于流体流动方向且与涡轮机构靠近后导流体一侧传动连接的变速机构；所述变速机构穿过腔体的侧壁并伸入安装室内；所述涡轮机构包括两端转动安装在前导流体和后导流体上的水平转轴，所述变速机构包括与水平转轴靠近后导流体一端传动连接的斜齿轮；所述水平转轴靠近后导流体的一侧设置有与斜齿轮啮合的斜齿；

变速机构与涡轮机构的传动比为S，

其中S_{斜齿轮齿数}为斜齿轮的齿数，S_斜齿数为斜齿的齿数；

由式(1)可得，经变速机构调整后的流量系数为K′，K′＝S*K,其中K为流体经过前导流体的流量系数。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述变速机构还包括与斜齿轮同轴设置且穿过腔体侧壁的垂直轴组合件以及安装在垂直轴组合件远离斜齿轮一侧且位于安装室内的条状永磁体。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述前导流体和后导流体相互靠近的一侧分别设置有盲孔，两个盲孔的中轴线在同一直线上且平行于流体流动方向。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述涡轮机构包括分别安装在两个盲孔内且内圈与水平转轴两端连接的轴承、安装在水平转轴的外侧且位于前导流体和后导流体之间的涡轮本体。

进一步地，为了更好的实现本发明，在所述后导流体上设置有与盲孔连通的孔；所述斜齿轮穿过孔与斜齿啮合。

进一步地，为了更好的实现本发明，在所述安装室内安装有信号感应组件和插嘴。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述腔室包括用于安装前导流体的前腔室、安装后导流体的后腔室以及位置前腔室和后腔室之间且用于安装涡轮机后的中腔室；所述前腔室和后腔室呈圆柱状，所述前腔室和后腔室的中轴线与中腔室的中轴线在同一直线上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明通过涡轮机构与变速机构的配合，有效的而实现对流量传感器K系数的调整，使得流量传感器输出信号频率可控可调节；

(2)本发明通过K系数的调整有效地降低流量传感器带来的电磁干扰问题，降低信号采集电路的复杂程度；

(3)本发明结构简单、实用性强。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明中齿轮与水平转轴的连接关系示意图；

其中1、腔体；2、后导流体；3、垂直轴组合件；31、斜齿轮；4、条状永磁体；5、插嘴；6、安装室；7、信号感应组件；8、涡轮机构；9、前导流体；26、轴承；27、水平转轴；271、斜齿。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1、图2所示，一种K系数可调节的流量传感器，包括外侧设置有安装室6的腔体1、安装在腔体1内的前导流体9和后导流体2以及安装在前导流体9和后导流体2之间的涡轮机构8，

还包括垂直于流体流动方向且与涡轮机构8靠近后导流体2一侧传动连接的变速机构；所述变速机构穿过腔体1的侧壁并伸入安装室6内；所述涡轮机构包括两端转动安装在前导流体和后导流体上的水平转轴27，所述变速机构包括与水平转轴27靠近后导流体一端传动连接的斜齿轮31；所述水平转轴27靠近后导流体2的一侧设置有与斜齿轮31啮合的斜齿271；

变速机构与涡轮机构的传动比为S，

其中S_{斜齿轮齿数}为斜齿轮的齿数，S_斜齿数为斜齿的齿数，S_斜齿数小于S_{斜齿轮齿数}；

由式(1)可得，经变速机构调整后的流量系数为K′，K′＝S*K,其中K为流体经过前导流体的流量系数。通过K系数的调整有效地降低流量传感器带来的电磁干扰问题，降低信号采集电路的复杂程度。

所述变速机构包括与涡轮机构8传动连接的斜齿轮31、与斜齿轮31同轴设置且穿过腔体1侧壁的垂直轴组合件3以及安装在垂直轴组合件3远离斜齿轮31一侧且位于安装室6内的条状永磁体4。

需要说明的是，通过上述改进，当流体流经涡轮时，涡轮机构8的转速与流体流速Q1成线性比例关系，垂直轴组合件3的转速与涡轮机构8的转速比例可通过设计斜齿轮31与水平转轴27上的斜齿271比来确定，条状永磁体4在旋转时切割信号感应组件7形成的磁场，信号感应组件7的线圈内产生一个正弦波信号，其正弦波信号频率f与流体流速Q1成比例关系，该比例因子即为该流量传感器的K系数，通过后续信号变换及处理电路测得该频率f单位：Hz，即可求得流经腔体1的流速Q1单位：L/h。其关系如式1所示：

Q1＝(f*3600)/K′ (2)；

而传统流量传感器由于未带变速机构，此时，流体流速为Q2，Q2＝(f*3600)/K；其K系数往往达7000以上，有的甚至接近20000，对应输出信号频率达kHz级别，这对流量传感器信号采集单元提出了较高要求，需对高频信号有敏感的识别能力及识别精度，以及易对使用环境造成高频电磁干扰。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述前导流体9和后导流体2相互靠近的一侧分别设置有盲孔，两个盲孔的中轴线在同一直线上且平行于流体流动方向。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述涡轮机构8包括分别安装在两个盲孔内的轴承26、与两个轴承26的内圈连接且与斜齿轮31传动连接的水平转轴27以及安装在水平转轴27的外侧且位于前导流体9和后导流体2之间的涡轮本体。

所述涡轮机构8包括分别安装在两个盲孔内的轴承26、与两个轴承26的内圈连接的水平转轴27以及安装在水平转轴27的外侧且位于前导流体9和后导流体2之间的涡轮本体。

需要说明的是，通过上述改进，两个盲孔的开口相向设置，其开口的中线在同一直线上。在两个盲孔的底部安装轴承26，水平转轴27的两端与两个轴承26的内圈分别连接，涡轮本体安装在水平转轴27的外侧且位于前导流体9和后导流体2之间；流体经前导流体9进入将带动涡轮本体转动；

在涡轮本体转动的情况下将带动水平转轴27转动；由于水平转轴27与斜齿轮31传动连接，从而使得斜齿轮31实现转动，在斜齿轮31转动的情况下将带动垂直轴组合件3转动，使得安装在垂直轴组合件3另外一端的条状永磁体4转动，条状永磁体4在旋转时切割信号感应组件7形成的磁场，信号感应组件7的线圈内产生一个正弦波信号，其正弦波信号频率f与流体流速Q1成比例关系，该比例因子即为该流量传感器的K系数；再此期间，采用斜齿轮31与水平转动的啮合将涡轮机构8的水平转动转换为垂直轴组合件3的竖向转动，并通过斜齿轮31与水平转动的啮合的齿数比来降低垂直轴组合件3的转动速度，以此来实现降低流量传感器K系数的目的，进而降低流量传感器输出信号频率。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图2所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述水平转轴27靠近后导流体2的一侧设置有与斜齿轮31啮合的斜齿271；在所述后导流体2上设置有与盲孔连通的孔；所述斜齿轮31设置在孔内。

进一步地，为了更好的实现本发明，图1所示，在所述安装室6内安装有信号感应组件7和插嘴5。

进一步地，为了更好的实现本发明，图1所示，所述腔室包括用于安装前导流体9的前腔室、安装后导流体2的后腔室以及位置前腔室和后腔室之间且用于安装涡轮机后的中腔室；所述前腔室和后腔室呈圆柱状，所述前腔室和后腔室的中轴线与中腔室的中轴线在同一直线上。设置为圆柱状使得连接更加简单；也可采用其他形状的来代替圆柱状。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种K系数可调节的流量传感器，包括外侧设置有安装室(6)的腔体(1)、安装在腔体(1)内的前导流体(9)和后导流体(2)以及安装在前导流体(9)和后导流体(2)之间的涡轮机构(8)，其特征在于：

还包括垂直于流体流动方向且与涡轮机构(8)靠近后导流体(2)一侧传动连接的变速机构；所述变速机构穿过腔体(1)的侧壁并伸入安装室(6)内；所述涡轮机构包括两端转动安装在前导流体和后导流体上的水平转轴(27)，所述变速机构包括与水平转轴(27)靠近后导流体一端传动连接的斜齿轮(31)；所述水平转轴(27)靠近后导流体(2)的一侧设置有与斜齿轮(31)啮合的斜齿(271)；

变速机构与涡轮机构的传动比为S，

其中S_{斜齿轮齿数}为斜齿轮的齿数，S_斜齿数为斜齿的齿数；

由式(1)可得，经变速机构调整后的流量系数为K′，K′＝S*K,其中K为流体经过前导流体的流量系数。

2.根据权利要求1所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：所述变速机构还包括与斜齿轮(31)同轴设置且穿过腔体(1)侧壁的垂直轴组合件(3)以及安装在垂直轴组合件(3)远离斜齿轮(31)一侧且位于安装室(6)内的条状永磁体(4)。

3.根据权利要求2所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：所述前导流体(9)和后导流体(2)相互靠近的一侧分别设置有盲孔，两个盲孔的中轴线在同一直线上且平行于流体流动方向。

4.根据权利要求3所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：所述涡轮机构(8)包括分别安装在两个盲孔内且内圈与水平转轴(27)两端连接的轴承(26)、安装在水平转轴(27)的外侧且位于前导流体(9)和后导流体(2)之间的涡轮本体。

5.根据权利要求4所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：在所述后导流体(2)上设置有与盲孔连通的孔；所述斜齿轮(31)穿过孔与斜齿(271)啮合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：在所述安装室(6)内安装有信号感应组件(7)和插嘴(5)。

7.根据权利要求6所述的一种K系数可调节的流量传感器，其特征在于：所述腔室包括用于安装前导流体(9)的前腔室、安装后导流体(2)的后腔室以及位置前腔室和后腔室之间且用于安装涡轮机后的中腔室；所述前腔室和后腔室呈圆柱状，所述前腔室和后腔室的中轴线与中腔室的中轴线在同一直线上。

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