CN113532552A - 一种涡轮流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种涡轮流量计，包括设有单流体通道的壳体、设在壳体内的涡轮、由涡轮供电并将涡轮产生的交流电力进行转换的电信号处理电路；涡轮包括设在单流体通道内并设有可旋转叶片的转子、固定在壳体上的定子，所述定子包括至少一个线圈，所述转子包括叶片和至少一个永磁体；电信号处理电路包括至少一个电信号处理元件，所述电信号处理元件用于处理单流体通道中流体流量信号，电信号处理元件与定子连接。本发明流量测量简单，无需计算旁路通道流量，使得结构简化、计算精确；同时使得具有最大的发电效率，对流量测量精度的影响最小。

Description

一种涡轮流量计

技术领域

本发明涉及流量计技术领域，尤其是涉及一种涡轮流量计。

背景技术

涡轮流量计是一种速度式流量仪表，它以动量守恒原理为基础。流体冲击叶轮，使叶轮旋转，叶轮的旋转速度随流量的变化而变化，根据叶轮转速求出流量值。当被测流体通过流量计时，流体通过整流器后冲击叶轮叶片，由于叶轮叶片与流体流向之间有一倾斜角，流体的冲击力对叶轮产生转动力矩，使叶轮克服机械摩擦阻力矩而转动，其旋转速度与被测量流体体积流量近似成比例。通过涡轮流量计的流体体积的测量是基于叶轮的旋转数得到的，主要是运用磁电转换装置或者机械输出装置将叶轮旋转数转化成电脉冲，送入涡轮流量计的二次仪表进行计算和显示，由单位时间电脉冲数和累计电脉冲数反映出被测流体介质的瞬时流量和累计流量。

然而，现有技术存在以下问题：一是现有技术流量计需要外部电源才能运行；二是流量计的流体流量不准确；三是现有的叶轮主要包括加工的塑料叶轮和金属焊接的叶轮两类，塑料叶轮抗冲击性能差、易老化，需镶嵌导磁材料，金属焊接的叶轮导磁性能好，但变形较大、抗腐蚀性能比较差。

发明内容

本发明的目的在于用于解决上述技术问题，提供一种涡轮流量计，本发明无需外部电源，对流体流量监测相对准确。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种涡轮流量计，包括设有单流体通道的壳体、设在壳体内的涡轮、由涡轮供电并将涡轮产生的交流电力进行转换的电信号处理电路；

涡轮包括设在单流体通道内并设有可旋转叶片的转子、固定在壳体上的定子，所述定子包括至少一个线圈，所述转子包括叶片和至少一个永磁体；

转子包括转轴、套设在转轴上的安装支架以及呈环形均匀设置在安装支架的侧壁上的若干叶片，叶片上设有的磁性材料层，磁性材料层为厚度为1-2μm的磁性材料层，叶片背向安装支架的一侧为顶端，磁性材料层设置在叶片的顶端；

电信号处理电路包括至少一个电信号处理元件，所述电信号处理元件用于处理单流体通道中流体流量信号，电信号处理元件与定子连接。

通过上述技术方案，一个单独的流体通道用于流体的流动，可以使得所有流体进入流量计时，都须经过转子，且流量测量简单，无需计算旁路通道流量，使得结构简化、计算精确；同时使得具有最大的发电效率，对流量测量精度的影响最小。流体流经流体通道时，对叶片施加作用力，使得转子轴向旋转，产生交流电力，其中实际的交流波形(正弦波形)代表转子的转速，如果流体通过流体通道变多，则转子的转速将增加，产生的交流波形会相对密集。交流波形被电信号处理元件使用，可进行变化，产生代表在单流体通道中流体流量的信号，即电信号处理元件用于测量流量大小。电信号处理元件包括放大器和处理器，放大器与处理器连接，放大器将涡轮产生的信号转换成处理器可处理的信号，处理器将可处理的信号计算输出。

作为优选，转子包括包围叶片的第一支撑结构，第一支撑结构设有至少一个永磁体，壳体上设有用于容纳第一支撑结构的第一环形容纳空间。

作为优选，第一支撑结构设有若干个永磁体，若干个永磁体组成一环形磁铁组件。

作为优选，定子为环形结构将转子环绕，定子上设有第二支撑结构，线圈设在第二支撑结构内；壳体上设有用于容纳第二支撑结构的第二环形容纳空间。

作为优选，壳体包括一流体入口和一流体出口，壳体两端设有耦合装置，耦合装置包括设在流体入口通过螺纹与管道连接的第一联轴器、设在流体出口通过螺纹与管道连接的第二联轴器，第一联轴器的螺纹设在壳体上部内，第二联轴器的螺纹设在壳体下部的端部外径上。通过耦合装置的设置，可以适用于任何类型的适合耦合手段连接的管道上，适用范围广。

作为优选，壳体上还设有用于容纳电信号处理电路的第三环形容纳空间。

作为优选，与转子连接的转轴位于单流体通道的中心，转轴的内径为2-30mm。

作为优选，安装支架为圆柱形安装支架，所述安装支架的内径为2-30mm。

作为优选，叶片的个数至少2个。

作为优选，叶片的个数为3个或4个或6个或8个，叶片具有弯曲的几何形状，相邻叶片在纵向上互相重叠。

作为优选，单流体通道的直径小于或等于22毫米。

作为优选，电信号处理电路包括至少一个传感器，传感器与电信号处理元件连接。

作为优选，电信号处理电路包括至少一个指示灯，指示灯与电信号处理元件连接。

作为优选，电信号处理电路包括至少一个用于存储电能的存储器，存储器与电信号处理元件连接，存储器为电容或电池。存储器为第一电容。

本发明具有的有益效果是：

1、通过单流体通道的设置，可以使得所有流体进入流量计时，都须经过转子，且流量测量简单，无需计算旁路通道流量，使得结构简化、计算精确；同时使得具有最大的发电效率，对流量测量精度的影响最小。

2、流体流经流体通道时，对叶片施加作用力，使得转子轴向旋转，产生交流电力，无须外部电源，使得结构紧凑；交流波形被电信号处理元件使用，可进行变化，产生代表在单流体通道中流体流量的信号，即电信号处理元件用于测量流量大小。

3、通过耦合装置的设置，可以适用于任何类型的适合耦合手段连接的管道上，适用范围广。

4、结构合理、方便耐用，与现有技术相比，其导磁性与抗腐蚀性都有了较大程度的提高

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是转子的结构示意图。

图3是本发明由涡轮供电的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1-3所示，本发明一种涡轮流量计，包括设有单流体通道2的壳体1、设在壳体1内的涡轮、由涡轮供电并将涡轮产生的交流电力进行转换的电信号处理电路；

涡轮包括设在单流体通道2内并设有可旋转叶片313的转子31、固定在壳体1上的定子32，定子32包括至少一个线圈322，转子31包括叶片313和至少一个永磁体315；

转子31包括转轴311、套设在转轴311上的安装支架312以及呈环形均匀设置在安装支架312的侧壁上的若干叶片313，叶片313上设有的磁性材料层，磁性材料层为厚度为1-2μm的磁性材料层，叶片313背向安装支架312的一侧为顶端，磁性材料层设置在叶片313的顶端；

电信号处理电路包括至少一个电信号处理元件，电信号处理元件用于处理单流体通道2中流体流量信号，电信号处理元件与定子32连接。

转子31包括包围叶片313的第一支撑结构314，第一支撑结构314设有至少一个永磁体315，壳体1上设有用于容纳第一支撑结构314的第一环形容纳空间101。

第一支撑结构314设有若干个永磁体315，若干个永磁体315组成一环形磁铁组件。

定子32为环形结构将转子31环绕，定子32上设有第二支撑结构321，线圈322设在第二支撑结构321内；壳体1上设有用于容纳第二支撑结构321的第二环形容纳空间102。

壳体1包括一流体入口104和一流体出口105，壳体1两端设有耦合装置，耦合装置包括设在流体入口104通过螺纹与管道连接的第一联轴器106、设在流体出口105通过螺纹与管道连接的第二联轴器107，第一联轴器106的螺纹设在壳体1上部内，第二联轴器107的螺纹设在壳体1下部的端部外径上。

壳体1上还设有用于容纳电信号处理电路的第三环形容纳空间103。

与转子31连接的转轴311位于单流体通道2的中心，转轴311的内径为2-30mm。

安装支架312为圆柱形安装支架312，所述安装支架312的内径为2-30mm。

叶片313的个数至少2个。

电信号处理电路包括至少一个传感器T，传感器T与电信号处理元件连接。电信号处理元件包括处理器P和放大器A1，传感器T与处理器P连接，处理器P与放大器A1连接，放大器A1与涡轮3(线圈322)连接。

如图3所示，产生交流电的涡轮3与桥式整流器B1耦合，产生的整流电压通过第一开关S1进入第一电容C1和耗能负载4，耗能负载4包括处理器P，处理器P通过第一开关S1和第二开关S2设置，使用信号放大器A1测量流体特性。电压表M1监测第一电容上的电压，当第一电容存储足够的能量，可以传输传感器的信息。第二开关S2在低电压时关闭，整流器B1充当电压倍增器，第二电容C2的作用是在倍压模式下提高涡轮的功率。第一开关S1用于保护耗能负载4和第一电容C1，防止过高的电压造成过高的流量。当电压表M1检测到第一电容C1上电压过高时，打开第一开关S1，由第一电容C1中的能量供给给能耗负载，知道需要涡轮补充第一电容C1上的电压为止。放大器A1将涡轮信号转换为可以由处理器P处理的信号。同时，一个或多个传感器T可以被合并到电路中，传感器T包括温度传感器和/或湿度传感器，温度传感器和/或湿度传感器均与处理器P连接。电气负载S包括指示灯和/或无线通讯器，指示灯和/或无线通讯器均与处理器P连接。指示灯的照明颜色和/或光强度取决于能源消耗、流量，能够清楚直观的观看到流体的特性。无线通讯器通过远程将流体特性发送给终端，方便远程观看。

一种涡轮流量计的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：流体流经单流体通道2，使流体对转子31的叶片313产生作用力，导致转子31轴向旋转，并产生交流电和/或交流电压，交流电和/或交流电压代表每单位时间转数；

步骤二：交流电为电信号处理电路供电，电信号处理电路中处理器P根据获得的转子31的转数，计算得到流体流量特性。单位时间转子转数与单位时间流体经过的流量计算属于公知常识，本发明中不再具体展开介绍计算公式。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种涡轮流量计，其特征在于：包括设有单流体通道(2)的壳体(1)、设在壳体(1)内的涡轮、由涡轮供电并将涡轮产生的交流电力进行转换的电信号处理电路；

涡轮包括设在单流体通道(2)内并设有可旋转叶片(313)的转子(31)、固定在壳体(1)上的定子(32)，定子(32)包括至少一个线圈(322)，转子(31)包括叶片(313)和至少一个永磁体(315)；

转子(31)包括转轴(311)、套设在转轴(311)上的安装支架(312)以及呈环形均匀设置在安装支架(312)的侧壁上的若干叶片(313)，叶片(313)上设有的磁性材料层，磁性材料层为厚度为1-2μm的磁性材料层，叶片(313)背向安装支架(312)的一侧为顶端，磁性材料层设置在叶片(313)的顶端；

电信号处理电路包括至少一个电信号处理元件，电信号处理元件用于处理单流体通道(2)中流体流量信号，电信号处理元件与定子(32)连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：转子(31)包括包围叶片(313)的第一支撑结构(314)，第一支撑结构(314)设有至少一个永磁体(315)，壳体(1)上设有用于容纳第一支撑结构(314)的第一环形容纳空间(101)。

3.根据权利要求2所述的涡轮流量计，其特征在于：第一支撑结构(314)设有若干个永磁体(315)，若干个永磁体(315)组成一环形磁铁组件。

4.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：定子(32)为环形结构将转子(31)环绕，定子(32)上设有第二支撑结构(321)，线圈(322)设在第二支撑结构(321)内；壳体(1)上设有用于容纳第二支撑结构(321)的第二环形容纳空间(102)。

5.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：壳体(1)包括一流体入口(104)和一流体出口(105)，壳体(1)两端设有耦合装置，耦合装置包括设在流体入口(104)通过螺纹与管道连接的第一联轴器(106)、设在流体出口(105)通过螺纹与管道连接的第二联轴器(107)，第一联轴器(106)的螺纹设在壳体(1)上部内，第二联轴器(107)的螺纹设在壳体(1)下部的端部外径上。

6.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：壳体(1)上还设有用于容纳电信号处理电路的第三环形容纳空间(103)。

7.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：与转子(31)连接的转轴(311)位于单流体通道(2)的中心，转轴(311)的内径为2-30mm。

8.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：安装支架(312)为圆柱形安装支架(312)，所述安装支架(312)的内径为2-30mm。

9.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：叶片(313)的个数至少2个。

10.根据权利要求1所述的涡轮流量计，其特征在于：电信号处理电路包括至少一个传感器，传感器与电信号处理元件连接。

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