CN114046832A - 一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，包括流量计外壳，流量计外壳的内部设置有流量测量组件与密度测量组件；流量测量组件包括转动设置在流量计外壳内部的第一转动涡轮组，第一转动涡轮组的内部设置有多极磁铁，多极磁铁包括沿周向设置的若干磁头，第一转动涡轮组的外侧对应多极磁铁设置有第一感应线圈组；第一转动涡轮组的一侧设置有磁导铁芯组件，磁导铁芯组件的一侧设置有第二感应线圈组；密度测量组件包括至少两组平行与液体流动方向设置极板组，极板组包括若干极板且相邻的极板之间预留有插入间隙；本发明具有同时测量流体的流速与密度的功能，同时实现对流量的双通道测量，使得最终测量结果更加精确。

Description

一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计

技术领域

本发明属于涡轮流量计的技术领域，具体涉及一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计。

背景技术

涡轮流量计主要由整流器、涡轮组合、测量组件组成。其中整流器是为了消除或减少流动中的漩涡流、偏心流等各种非轴对称和脉动流而设置于流量计前端管道中的装置，涡轮组合由涡轮、轴、轴承组成，涡轮组合感受流体流动将流体流动的流速转换为涡轮组合的转速。测量组件一般由磁铁芯和线圈组成，当涡轮叶片为导磁材料时，涡轮组合的转动可在测量组件产生正弦感应电信号，此正弦感应电信号频率与涡轮组合转速成正比与流体流速成正比，采集此信号测量其频率即可测量流体流量大小。现有的涡轮流量计测量量均为流体的流速，受结构限制其测量范围有限，在流速测量领域有广泛应用，但在流体质量测量领域无法直接应用需匹配其他多种配套测量设备与传感器。即现有的流量计只能进行单独的流量检测，需要检测液体密度时即需要外接测量设备导致操作不便且测量精度不足。同时，现有的流量计只能单通道检测流量，造成最终的检测结果精度不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，实现双通道检测液体流量，大大提高流量检测精度，同时耦合检测液体密度的功能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，包括流量计外壳，所述流量计外壳的内部沿液体流动方向依次设置有流量测量组件与密度测量组件；

所述流量测量组件包括转动设置在流量计外壳内部的第一转动涡轮组，所述第一转动涡轮组的内部设置有多极磁铁，所述多极磁铁包括沿周向设置的若干磁头，所述第一转动涡轮组的外侧对应多极磁铁设置有第一感应线圈组；所述第一转动涡轮组的一侧设置有转动轴线与第一转动涡轮组垂直且伴随第一转动涡轮组同步转动的磁导铁芯组件，所述磁导铁芯组件的一侧设置有第二感应线圈组；

所述密度测量组件包括至少两组平行与液体流动方向设置极板组，所述极板组包括若干垂直于液体流动方向设置的极板且相邻的极板之间预留有插入间隙，一组极板组中的极板插入相邻的另一组极板组中对应的插入间隙中。

液体首先经过流量测量组件，通过液体的流动带动第一转动涡轮组转动，进而同步带动多级磁铁以及磁导铁芯组件转动，需要说明的是，多级磁铁的转轴与第一转动涡轮组的转轴重合，磁导铁芯组件的转轴与第一转动涡轮组的转轴相互垂直。通过多级磁铁的转动与第一感应线圈组进行互感，使得第一感应线圈组内部产生感应电流，第一感应线圈组上的感应电流传输至外部检测设备，进而通过解算感应电流得到液体的流速，进而得到液体单位时间的流量。同时，磁导铁芯组件转动时与第二感应线圈组进行互感，使得第二感应线圈组内部产生感应电流，第二感应线圈组上的感应电流传输至外部检测设备，进而通过解算感应电流得到液体的流速，进而得到液体单位时间的流量，对第一感应线圈组进行补偿，使得最终的流量检测结果更加准确。

液体经过流量检测组件后继续经过密度检测组件，极板组中的极板平行对齐且对插设置，使得相邻的极板之间构成电容结构。当不同密度的液体经过极板之间时会在极板组上产生不同的电容值，电容值被传输至外部检测设备，进而通过解算电容值获取相应的液体密度。

为了更好的实现本发明，进一步地，多极磁铁包括沿周向均匀设置的若干磁性极，所述第一感应线圈组包括若干与磁性极对应且沿周向均匀设置在涡轮外侧的第一感应线圈。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述磁性极的数量大于等于三个，所述第一感应线圈的数量等于磁性极的数量。

为了更好的实现本发明，进一步地，还包括感应信号输出连接器，所述感应信号输出连接器与第一感应线圈组连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述磁导铁芯组件包括磁导铁芯、第二转轴、传动件，所述第二转轴垂直于第一转轴转动设置，所述第二转轴的一端通过传动件与第一转轴传动连接并伴随第一转轴同步转动，所述第二转轴的第二段设置有磁导铁芯，所述磁导铁芯的一侧设置有第二感应线圈组。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述第二感应线圈组包括设置在磁导铁芯一侧的测量电感线圈以及活动设置在测量电感线圈一侧的调节电感线圈。

为了更好的实现本发明，进一步地，还包括调质信号连接器，所述调质信号连接器与第二感应线圈组连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述极板组还包括极板固定螺栓，所述极板固定螺栓上线性滑动设置有若干相互平行对齐并间隔设置的极板。

为了更好的实现本发明，进一步地，还包括电容信号连接器，所述电容信号连接器与极板组连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述极板的厚度为0.5mm-2mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过在流量计外壳的内部设置第一转动涡轮组与第一感应线圈组，通过第一转动涡轮组在液体带动下转动，进而带动多级磁铁进行转动，进而使得多级磁铁与第一感应线圈组进行互感产生感应电流，通过检测感应电流即可快速准确解算出液体流速，进而得到液体单位时间内的流量；同时本发明还在第一转动涡轮组的一侧转动设置有磁导铁芯组件，当第一转动涡轮组转动时同步带动磁导铁芯组件进行转动，进而使得磁导铁芯组件与第二感应线圈组进行互感以产生感应电流，通过检测感应电流即可快速准确解算出液体流速，进而得到液体单位时间内的流量，实现对第一感应线圈组进行补偿，使得最终流量检测结果更加准确可靠；

（2）本发明通过在流量计外壳内设置由若干极板组平行对齐设置构成的密度检测组，当不同密度的液体经过极板组之间平行对齐设置的极板之间时会在极板组上产生不同的电容值，进而通过解算电容值得到当前液体的密度；

（3）本发明通过密度检测组件与流量检测组件的协同作用，实现对液体流量以及密度的耦合检测，泛用性更广。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图

图2为极板组的结构示意图；

图3为磁导铁芯组件的结构示意图；

图4为第一感应线圈组的安装示意图；

图5为第一转轴与第二转轴的连接示意图。

其中：1-流量计外壳；2-流量测量组件；3-密度测量组件；21-第一转动涡轮组；22-多极磁铁；23-第一感应线圈组；24-磁导铁芯组件；25-第二感应线圈组；31-极板组；211-第一转轴；212-涡轮；241-第二转轴；242-磁导铁芯；251-测量电感线圈；252-调节电感线圈。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，如图1-图5所示，包括流量计外壳1，所述流量计外壳1的内部沿液体流动方向依次设置有流量测量组件2与密度测量组件3；

所述流量测量组件2包括转动设置在流量计外壳1内部的第一转动涡轮组21，所述第一转动涡轮组21的内部设置有多极磁铁22，所述多极磁铁22包括沿周向设置的若干磁头，所述第一转动涡轮组21的外侧对应多极磁铁22设置有第一感应线圈组23；所述第一转动涡轮组21的一侧设置有转动轴线与第一转动涡轮组21垂直且伴随第一转动涡轮组21同步转动的磁导铁芯组件24，所述磁导铁芯组件24的一侧设置有第二感应线圈组25；

所述密度测量组件3包括至少两组平行与液体流动方向设置极板组31，所述极板组31包括若干垂直于液体流动方向设置的极板且相邻的极板之间预留有插入间隙，一组极板组31中的极板插入相邻的另一组极板组31中对应的插入间隙中。

流量计外壳1的内部沿液体流动的方向依次设置有第一腔体与第二腔体，所述第一腔体的内部转动设置有第一转动涡轮组21，第一转动涡轮组21包括第一转轴211以及套装在第一转轴211上的涡轮212。所述磁导铁芯组件24包括第二转轴241以及设置在第二转轴241顶端的磁导铁芯242，第一转轴211平行于液体流动的水平方向转动设置，第二转轴241沿垂直于第一转轴211的竖直方向转动设置。第二转轴241的底端与第一转轴211的一端传动连接，使得第二转轴241伴随第一转轴211同步转动。第一转轴211的另一端套装有涡轮212，涡轮212的内部设置有多极磁铁22。多级磁铁22具备若干磁头，且若干磁头环绕第一转轴211的轴线周向均匀设置。第一腔体的外侧设置有线圈安装腔，第一腔体与线圈安装腔相互隔离，避免液体进入线圈安装腔。线圈安装腔中通过线圈固定框架绕着第一转轴211的轴线对应多级磁铁22的若干磁头安装有若干第一感应线圈组23。

液体首先进入第一腔体，液体流动带动涡轮212进行周期性转动，液体的流速与涡轮212的转速呈正比，涡轮212带动多级磁铁22进行周期性转动，多级磁铁22周期性转动时与第一感应线圈组23进行互感，进而在第一感应线圈组23中产生感应电信号，第一感应线圈23通过外接的信号输出连接器将感应电信号输出至外部检测设备，通过检测感应电信号换算得出液体的流速，进而检测液体在单位时间内的流量。同时，为了对第一感应线圈组23进行检测补偿，在第一转轴212的另一端通过支撑轴承转动安装有与第一转轴212垂直设置的第二转轴241，且第一腔体的顶部设置有铁芯安装腔体，第二转轴241的底端与第一转轴212传动连接，使得第二转轴241伴随第一转轴212同步转动，且第一转轴212与第二转轴241的转动轴线垂直。第二转轴241的另一端延伸至铁芯安装腔体的内部并安装有磁导铁芯组件24，磁导铁芯组件24的一侧设置有第二感应线圈组25。通过第一转轴212带动第二转轴241转动，进而带动磁导铁芯组件24转动，同时第二感应线圈组25上加载有外部输入的高频交流电信号。当磁导铁芯组件24转动时与第二感应线圈组25进行感应，进而在第二感应线圈组25中产生调制波信号，第二感应线圈组25与外部检测设备连接，将调制波信号传输至外部检测设备，进而通过调制波信号解算出液体流速，进而计算液体在单位时间内的流量，实现对第一感应线圈组23进行流量检测补偿，使得流量检测结果更加准确可靠。

液体经过第一腔体后进入第二腔体，第二腔体中设置有至少两组平行与液体流动方向设置的极板组31。极板组31包括若干平行对齐且间隔设置的极板，且相邻的极板之间预留出插入间隙，一组极板组31中的一个极板插入相邻的极板组31中两个极板之间的插入间隙中构成对插结构。相互平行设置的极板之间构成电容，当液体进入第二腔体后，安装在第二腔体中的极板组31根据液体的密度产生不同的电容值，极板组31与外部检测设备连接，通过外部检测设备检测极板组31的电容值。通过电容值与液体密度的对应关系，进而解算出液体的密度。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图4所示，所述多极磁铁22包括沿周向均匀设置的若干磁性极，所述第一感应线圈组23包括若干与磁性极对应且沿周向均匀设置在涡轮212外侧的第一感应线圈。

多级磁铁22通过永磁材料制备得到，涡轮212的中心处设置有安装腔，安装腔内部卡装有多级磁铁22，多级磁铁22的轴向与第一转轴211的轴线重合，多级磁铁22包括绕着第一转轴211的轴线周向均匀设置的若干磁性极。第一腔体的外侧对应磁性极的数量与位置沿周向和只有相应的第一感应线圈，通过涡轮212的转动带动磁性极转动，进而与第一感应线圈进行互感。

所述磁性极的数量大于等于三个，所述第一感应线圈的数量等于磁性极的数量。

进一步的，所述磁性极的数量为六个。

进一步的，还包括感应信号输出连接器，所述感应信号输出连接器与第一感应线圈组23连接，第一感应线圈组23产生的感应电信号通过感应信号输出连接器传输至外部检测设备。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图3所示，所述磁导铁芯组件24包括磁导铁芯242、第二转轴241、传动件，所述第二转轴241垂直于第一转轴211转动设置，所述第二转轴241的底端通过传动件与第一转轴211传动连接并伴随第一转轴211同步转动，所述第二转轴241的顶端设置有磁导铁芯242，所述磁导铁芯242的一侧设置有第二感应线圈组25。

进一步的，所述传动件包括套装在第一转轴211上的第一锥齿轮、套装在第二转轴241底端并与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮的轴线相互垂直，通过第一锥齿轮与第二锥齿轮的传动啮合，进而将第一转轴211绕水平轴线的转动转换为第二转轴241绕竖直轴线的转动。

进一步的，所述传动件包括设置在第一转轴211另一端的蜗杆结构、套装在第二转轴241的底部并与蜗杆结构啮合的斜齿轮，通过蜗杆结构与斜齿轮的传动啮合，进而将第一转轴211绕水平轴线的转动转换为第二转轴241绕竖直轴线的转动。

进一步的，还包括调质信号连接器，调质信号连接器与第二感应线圈组25连接，第二感应线圈组25中产生的调质波信号通过调制信号连接器26传输至外部检测装置。

进一步的，在磁导铁芯242的外部设置有隔离罩，通过隔离罩将第一腔体与铁芯安装腔体分隔，避免第一腔体中的液体进入铁芯安装腔影响第二感应线圈组25的正常工作。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图1和图3所示，第二感应线圈组25包括设置在磁导铁芯242一侧的测量电感线圈251以及活动设置在测量电感线圈251一侧的调节电感线圈252。

测量电感线圈251固定设置在磁导铁芯242的一侧，调节电感线圈252通过安装座设置在测量电感线圈251的顶部，且安装座上设置有竖直的安装滑槽，调节电感线圈252滑动安装在安装滑槽中，进而可以调整调节电感线圈252与测量电感线圈251之间的间距。

调节电感线圈252与测量电感线圈251中均输入有高频交流电信号，当磁导铁芯242转动时与调节电感线圈252以及测量电感线圈251进行感应，进而在调节电感线圈252以及测量电感线圈251中产生调制波信号，调节电感线圈252以及测量电感线圈251与外部检测设备连接，将调制波信号传输至外部检测设备，外部检测设备将调制波信号的基波特性调质得到感应电信号，进而通过感应电信号解算出液体流速，进而计算液体在单位时间内的流量，实现对第一感应线圈组23进行流量检测补偿，使得流量检测结果更加准确可靠。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，如图1和图2所示，所述极板组31还包括极板固定螺栓，所述极板固定螺栓上线性滑动设置有若干相互平行对齐并间隔设置的极板。

极板固定螺栓上螺纹安装有若干调节定位螺母，相邻的调节定位螺母的端面之间设置有极板。通过转动调节定位螺母，进而带动极板沿着极板固定螺栓滑动，进而调节相邻的极板之间的间距。不再转动调节定位螺母后，此时极板的端部被相邻的两个调节定位螺母的端面夹持固定。若干平行对齐设置的极板构成电容，不同密度的液体会在相邻的极板之间产生不同的电容。

进一步的，还包括电容信号连接器，所述电容信号连接器与极板组31连接，极板组31上产生的电容值通过电容信号连接器传输至外部检测设备。

进一步的，所述极板的厚度为0.5mm-2mm。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，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 (10)

1.一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，包括流量计外壳（1），所述流量计外壳（1）的内部沿液体流动方向依次设置有流量测量组件（2）与密度测量组件（3）；

所述流量测量组件（2）包括转动设置在流量计外壳（1）内部的第一转动涡轮组（21），所述第一转动涡轮组（21）的内部设置有多极磁铁（22），所述多极磁铁（22）包括沿周向设置的若干磁头，所述第一转动涡轮组（21）的外侧对应多极磁铁（22）设置有第一感应线圈组（23）；所述第一转动涡轮组（21）的一侧设置有转动轴线与第一转动涡轮组（21）垂直且伴随第一转动涡轮组（21）同步转动的磁导铁芯组件（24），所述磁导铁芯组件（24）的一侧设置有第二感应线圈组（25）；

所述密度测量组件（3）包括至少两组平行与液体流动方向设置极板组（31），所述极板组（31）包括若干垂直于液体流动方向设置的极板且相邻的极板之间预留有插入间隙，一组极板组（31）中的极板插入相邻的另一组极板组（31）中对应的插入间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述多极磁铁（22）包括沿周向均匀设置的若干磁性极，所述第一感应线圈组（23）包括若干与磁性极对应且沿周向均匀设置在第一转动涡轮组（21）外侧的第一感应线圈。

3.根据权利要求2所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述磁性极的数量大于等于三个，所述第一感应线圈的数量等于磁性极的数量。

4.根据权利要求3所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，还包括感应信号输出连接器，所述感应信号输出连接器与第一感应线圈组（23）连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述磁导铁芯组件（24）包括磁导铁芯、第二转轴、传动件，所述第二转轴垂直于第一转轴转动设置，所述第二转轴的一端通过传动件与第一转轴传动连接并伴随第一转轴同步转动，所述第二转轴的第二段设置有磁导铁芯，所述磁导铁芯的一侧设置有第二感应线圈组（25）。

6.根据权利要求5所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述第二感应线圈组（25）包括设置在磁导铁芯一侧的测量电感线圈（251）以及活动设置在测量电感线圈（251）一侧的调节电感线圈（252）。

7.根据权利要求6所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，还包括调质信号连接器，所述调质信号连接器与第二感应线圈组（25）连接。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述极板组（31）还包括极板固定螺栓，所述极板固定螺栓上线性滑动设置有若干相互平行对齐并间隔设置的极板。

9.根据权利要求8所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，还包括电容信号连接器，所述电容信号连接器与极板组（31）连接。

10.根据权利要求9所述的一种带密度测量组件的多方式测量涡轮流量计，其特征在于，所述极板的厚度为0.5mm-2mm。

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