CN114235063B - 一种大量程高精度电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大量程高精度电磁流量计，包括：测量管、电磁测量部、束流阀管和自适应阻流机构，电磁测量部固定安装于测量管的顶面，且电磁测量部的输出端电性连接有固定于测量管内部的电极环，测量管的内部固定安装有第一束流板和第二束流板，束流阀管固定焊接于测量管的外侧，且束流阀管的两端均匀测量管的内侧相连通。本发明中，通过采用束流结构和自适应蓄流结构，利用第一束流板、第二束流板和束流阀管对测量管内部流通液流进行约束集中于测量管轴心处流通，并通过自适应阻流机构的自适应启闭保持测量管内部液流积蓄保持满管状态，从而对销体积液流进行测定，提高该电磁流量计的量程测量范围。

Description

一种大量程高精度电磁流量计

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，具体为一种大量程高精度电磁流量计。

背景技术

计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作，对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用，特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，电磁流量计是工业生产中较常用的一种流量计。

普通电磁流量计是以流经被测管道截面面积恒定，测量平均流速得到流量。非满管内的流体截面面积是随时间变化的，流量测量不仅要测量流过管道的平均流速，而且还要测量流过管道的流体截面积。也就是说，非满管电磁流量计的流量测量需要的至少是流速V和液位H两个变量，即包括流速测量部分和液位测量部分组成。

当流体流经滞流件或管壁表面摩擦时，由于管壁表面和滞留件表面的摩擦滞流作用等原因，在其下游会产生两列不对称的漩涡，这些漩涡在滞流件的侧后方分开，形成所谓的卡门（Karman）漩涡列，带有极性的水分子在卡门漩涡的作用下运动失常，造成测量误差，另外，电磁流量计受流速分布影响，在轴对称分布的条件下，流量信号与平均流速成正比，所以，电磁流量计前后也必须有一定长度的前后直管段，管内液体未充满由于背压不足或流量传感器安装位置不良，致使其测量管内液体未能充满，故障现象不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水管管道中呈分层流或波状流，故障现象表现为误差增加，即流量测量值与实际值不符；若流动是气泡流或塞状流，故障现象除测量值与实际值不符外，还会因气相瞬间盖电极表页面而出现输出晃动；若水平管道分层流动中流通截面积气相部分增大，即液体未满管程度增大，也会出现输出晃动，若液体未满管情况较严重，以致液面在电极以下，则会出现输出超满度现象。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种大量程高精度电磁流量计，包括：测量管、电磁测量部、束流阀管和自适应阻流机构，所述电磁测量部固定安装于测量管的顶面，且电磁测量部的输出端电性连接有固定于测量管内部的电极环，所述测量管的内部固定安装有第一束流板和第二束流板，所述束流阀管固定焊接于测量管的外侧，且束流阀管的两端均匀测量管的内侧相连通，所述测量管的一端与自适应阻流机构的端部固定连接；所述自适应阻流机构包括阻流阀套、引流锥块、封堵板和驱动舵机，所述引流锥块的周侧设有若干支撑条杆并通过支撑条杆与阻流阀套的内壁固定连接，所述引流锥块的表面转动安装有若干轴销，所述封堵板的一端与轴销的表面固定连接，所述阻流阀套的外侧固定安装有若干固定座，所述固定座的内部设有翻转组件，且翻转组件的另一端活动连接有联动弧条，所述驱动舵机与其中一个翻转组件的端部固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一束流板和第二束流板的数量均为两个，且两个第一束流板和第二束流板呈对称方向黏贴固定于测量管的内部，所述第一束流板和第二束流板的布置方向相互垂直。

通过采用上述技术方案，利用第一束流板和第二束流板缩小测量管内部通过管径，实现电极环的安装，并将液流集中导向电极环的轴心处。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一束流板和第二束流板的一端均设有一字阶台，所述第一束流板和第二束流板的另一端分别设有梳齿板和紊流翼板，所述梳齿板与第二束流板的端部位于同一竖直平面内。

通过采用上述技术方案，通过第一束流板和第二束流板的另一端的梳齿板和紊流翼板对流体进行梳理导向，避免液流紊乱影像电磁计量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电磁测量部包括固定于测量管表面的设备盒以及盒内的处理模块、电源模块，以及位于电极环内部的励磁部，所述励磁部的输出都安设有与处理模块电信连接的信号线。

通过采用上述技术方案，励磁部对流体施加相对于包含了电极的与测量管的轴向垂直的电极平面来说对称并且随时间变化的磁场，磁场的时间变化而产生电动势；信号变换部，其与信号线的另一端连接，流量输出部得到电动势分量的结果算出流体的流量，进行高精度的流量测量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述束流阀管的数量为10个并均分为两组，且两组束流阀管呈水平对称布置于测量管的上下两侧，每组所述束流阀管的相邻间隔夹角为30°，所述束流阀管和第一束流板位于同一竖直平面内。

通过采用上述技术方案，通过束流阀管形成特斯拉阀结构，利用流体压强的特点使部分液流沿斜向冲压主流道，使主流道水液流动集中与测量管的轴线上，进行精准测量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述束流阀管包括虹吸入管和冲击束管，所述虹吸入管和冲击束管的端部圆滑接通，所述虹吸入管和冲击束管的另一端均与测量管的内部相互倾斜连通，且虹吸入管和冲击束管与测量管表面倾斜夹角分别为75°和15°。

通过采用上述技术方案，根据流体力学的建模测定分析，虹吸入管和冲击束管的沿测量管表面75°和15°布置其流体在测量管内部流通动能最大，对于主流道的冲压约束力越大，束流效果最好。

进一步的，所述冲击束管与第二束流板的布置方向相同，且第二束流板端部一字阶台倾角与冲击束管的倾角相同，且第二束流板的一字阶台位于冲击束管外壁延长线上。

通过采用上述技术方案，第二束流板的一字阶台位于冲击束管外壁延长线冲击束管端口逸出的液流进一步推动液体运动，降低液流与第二束流板断面的冲击动能损失。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述翻转组件包括轴杆和联动夹板，所述联动弧条的端部垂直固定有球头连杆，所述球头连杆的另一端与联动夹板的端部活动连接，所述联动夹板固定套接于轴杆的外侧，所述轴杆转动套接于固定座的内侧且一端贯穿至阻流阀套的内侧与封堵板的表面固定连接。

通过采用上述技术方案，在驱动舵机驱动其中某一封堵板运动时，通过联动弧条进行若干封堵板的同步联动，进行同步偏转运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述封堵板呈扇形结构，所述封堵板的数量为若干，且若干封堵板相邻布置并组合呈圆盘形，所述封堵板的外周边缘固定卡接有与阻流阀套内壁滑动抵接密封条。

通过采用上述技术方案，通过封堵板组合形成阻流阀结构，增减通过流道大小从而将液流积蓄于测量管内部，保持测量管内部满管状态与电磁测量部电极端进行接触，从而实现较小流量监测。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过采用束流结构和自适应蓄流结构，利用第一束流板、第二束流板和束流阀管对测量管内部流通液流进行约束集中于测量管轴心处流通，并通过自适应阻流机构的自适应启闭保持测量管内部液流积蓄保持满管状态，从而对销体积液流进行测定，提高该电磁流量计的量程测量范围。

2.本发明中，通过设置类似特斯拉阀管的束流阀管结构，利用弯曲束流阀管结构在液体流通中通过流速与压强关系在冲击束管端口产生负压区从而从虹吸入管一端引入部分液体经由束流阀管内部流通，并在冲击束管端口逸出对主液流进行冲击从而配合第一束流板和第二束流板将液流约束于测量管轴心处流通，避免因液流于管壁卡门漩涡造成的误差，提高测量精度。

3.本发明中，通过设置自适应阻流机构结构，利用阻流阀套根据电磁测量部的流量流速测定反馈驱动调节封堵板角度，增减通过流道大小从而将液流积蓄于测量管内部，保持测量管内部满管状态与电磁测量部电极端进行接触，从而实现较小流量监测，无需更换小量程流量计结构。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的流道管体内部结构示意图；

图3为本发明一个实施例的流道管体侧面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的束流阀管结构示意图；

图5为本发明一个实施例的自适应阻流机构结构示意图；

图6为本发明一个实施例的翻转组件和联动弧条安装结构示意图。

附图标记：

100、测量管；110、第一束流板；120、第二束流板；111、梳齿板；121、紊流翼板；

200、电磁测量部；210、电极环；

300、束流阀管；310、虹吸入管；320、冲击束管；

400、自适应阻流机构；410、阻流阀套；411、固定座；420、引流锥块；421、支撑条杆；422、轴销；430、封堵板；440、驱动舵机；450、翻转组件；451、轴杆；452、联动夹板；460、联动弧条；461、球头连杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种大量程高精度电磁流量计。

结合图1-6所示，本发明提供的一种大量程高精度电磁流量计，包括：测量管100、电磁测量部200、束流阀管300和自适应阻流机构400，电磁测量部200固定安装于测量管100的顶面，且电磁测量部200的输出端电性连接有固定于测量管100内部的电极环210，测量管100的内部固定安装有第一束流板110和第二束流板120，束流阀管300固定焊接于测量管100的外侧，且束流阀管300的两端均匀测量管100的内侧相连通，测量管100的一端与自适应阻流机构400的端部固定连接；自适应阻流机构400包括阻流阀套410、引流锥块420、封堵板430和驱动舵机440，引流锥块420的周侧设有若干支撑条杆421并通过支撑条杆421与阻流阀套410的内壁固定连接，引流锥块420的表面转动安装有若干轴销422，封堵板430的一端与轴销422的表面固定连接，阻流阀套410的外侧固定安装有若干固定座411，固定座411的内部设有翻转组件450，且翻转组件450的另一端活动连接有联动弧条460，驱动舵机440与其中一个翻转组件450的端部固定连接。

在该实施例中，第一束流板110和第二束流板120的数量均为两个，且两个第一束流板110和第二束流板120呈对称方向黏贴固定于测量管100的内部，第一束流板110和第二束流板120的布置方向相互垂直。

具体的，利用第一束流板110和第二束流板120缩小测量管100内部通过管径，实现电极环210的安装，并将液流集中导向电极环210的轴心处，利用第一束流板110、第二束流板120和束流阀管300对测量管100内部流通液流进行约束集中于测量管100轴心处流通，并通过自适应阻流机构400的自适应启闭保持测量管100内部液流积蓄保持满管状态。

在该实施例中，第一束流板110和第二束流板120的一端均设有一字阶台，第一束流板110和第二束流板120的另一端分别设有梳齿板111和紊流翼板121，梳齿板111与第二束流板120的端部位于同一竖直平面内。

具体的，通过第一束流板110和第二束流板120的另一端的梳齿板111和紊流翼板121对流体进行梳理导向，避免液流紊乱影像电磁计量，避免因液流于管壁卡门漩涡造成的误差，提高测量精度。

在该实施例中，电磁测量部200包括固定于测量管100表面的设备盒以及盒内的处理模块、电源模块，以及位于电极环210内部的励磁部，励磁部的输出都安设有与处理模块电信连接的信号线，励磁部对流体施加相对于包含了电极的与测量管100的轴向垂直的电极平面来说对称并且随时间变化的磁场，磁场的时间变化而产生电动势；信号变换部，其与信号线的另一端连接，流量输出部得到电动势分量的结果算出流体的流量，进行高精度的流量测量。

在该实施例中，束流阀管300的数量为10个并均分为两组，且两组束流阀管300呈水平对称布置于测量管100的上下两侧，每组束流阀管300的相邻间隔夹角为30°，束流阀管300和第一束流板110位于同一竖直平面内。

具体的，利用弯曲束流阀管300结构在液体流通中通过流速与压强关系在冲击束管320端口产生负压区从而从虹吸入管310一端引入部分液体经由束流阀管300内部流通，通过束流阀管300形成特斯拉阀结构，利用流体压强的特点使部分液流沿斜向冲压主流道，使主流道水液流动集中与测量管100的轴线上，进行精准测量。

在该实施例中，束流阀管300包括虹吸入管310和冲击束管320，虹吸入管310和冲击束管320的端部圆滑接通，虹吸入管310和冲击束管320的另一端均与测量管100的内部相互倾斜连通，且虹吸入管310和冲击束管320与测量管100表面倾斜夹角分别为75°和15°。

具体的，根据流体力学的建模测定分析，虹吸入管310和冲击束管320的沿测量管100表面75°和15°布置其流体在测量管100内部流通动能最大，对于主流道的冲压约束力越大，束流效果最好。

进一步的，冲击束管320与第二束流板120的布置方向相同，且第二束流板120端部一字阶台倾角与冲击束管320的倾角相同，且第二束流板120的一字阶台位于冲击束管320外壁延长线上，第二束流板120的一字阶台位于冲击束管320外壁延长线冲击束管320端口逸出的液流进一步推动液体运动，降低液流与第二束流板120断面的冲击动能损失。

在该实施例中，翻转组件450包括轴杆451和联动夹板452，联动弧条460的端部垂直固定有球头连杆461，球头连杆461的另一端与联动夹板452的端部活动连接，联动夹板452固定套接于轴杆451的外侧，轴杆451转动套接于固定座411的内侧且一端贯穿至阻流阀套410的内侧与封堵板430的表面固定连接。

具体的，在驱动舵机440驱动其中某一封堵板430运动时，通过联动弧条460进行若干封堵板430的同步联动，进行同步偏转运动。

在该实施例中，封堵板430呈扇形结构，封堵板430的数量为若干，且若干封堵板430相邻布置并组合呈圆盘形，封堵板430的外周边缘固定卡接有与阻流阀套410内壁滑动抵接密封条。

具体的，通过封堵板430组合形成阻流阀结构，增减通过流道大小从而将液流积蓄于测量管100内部，保持测量管100内部满管状态与电磁测量部200电极端进行接触，从而实现较小流量监测，电磁测量部200控制器的输出端与驱动舵机440的输入端电性连接，通过自适应阻流机构400的自适应启闭保持测量管100内部液流积蓄保持满管状态。

本发明的工作原理及使用流程：

电磁流量计测量原理：被测量流体所流过的测量管100内部；电极环210，其配置于测量管100中，检测对流体施加的磁场和因流体的流动而产生的电动势；电磁测量部200的励磁部，其对流体施加相对于包含了电极的与测量管100的轴向垂直的电极平面来说对称并且随时间变化的磁场；信号线，其被配设为一端与电极连接，并且相对于与电极平面平行的磁场方向具有倾角，因磁场的时间变化而产生电动势；信号变换部，其与信号线的另一端连接，流量输出部得到电动势分量的结果算出流体的流量，进行高精度的流量测量；

工作过程：在测量中，流体在测量管100内部稳定流动，从第一束流板110的一端向自适应阻流机构400的方向流动，当电磁测量部200监测到测量管100内部出现未满管现象，即液面在电极以下，水平管道分层流动中流通截面积气相部分增大，液体未满管程度增大，出现输出晃动，若液体未满管情况较严重，以致液面在电极以下，导致的未满管问题，自动通过控制端气动驱动舵机440偏转带动其端部封堵板430进行扭转，并在扭转中，通过联动弧条460、翻转组件450的联动若干封堵板430同步翻转，其相邻封堵板430之间间距减小，通过流道减小，保持测量管100内部阻隔液体增多满管，从而与电极贴合进行电磁流量计量；利用弯曲束流阀管300结构在液体流通中通过流速与压强关系在冲击束管320端口产生负压区从而从虹吸入管310一端引入部分液体经由束流阀管300内部流通，并在冲击束管320端口逸出对主液流进行冲击从而配合第一束流板110和第二束流板120将液流约束于测量管100轴心处流通，避免因液流于管壁卡门漩涡造成的误差。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。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。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，包括：测量管（100）、电磁测量部（200）、束流阀管（300）和自适应阻流机构（400），所述电磁测量部（200）固定安装于测量管（100）的顶面，且电磁测量部（200）的输出端电性连接有固定于测量管（100）内部的电极环（210），所述测量管（100）的内部固定安装有第一束流板（110）和第二束流板（120），所述束流阀管（300）固定焊接于测量管（100）的外侧，且束流阀管（300）的两端均与测量管（100）的内侧相连通，所述测量管（100）的一端与自适应阻流机构（400）的端部固定连接；

所述自适应阻流机构（400）包括阻流阀套（410）、引流锥块（420）、封堵板（430）和驱动舵机（440），所述引流锥块（420）的周侧设有若干支撑条杆（421）并通过支撑条杆（421）与阻流阀套（410）的内壁固定连接，所述引流锥块（420）的表面转动安装有若干轴销（422），所述封堵板（430）的一端与轴销（422）的表面固定连接，所述阻流阀套（410）的外侧固定安装有若干固定座（411），所述固定座（411）的内部设有翻转组件（450），且翻转组件（450）的另一端活动连接有联动弧条（460），所述驱动舵机（440）与其中一个翻转组件（450）的端部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述第一束流板（110）和第二束流板（120）的数量均为两个，且两个第一束流板（110）和第二束流板（120）呈对称方向黏贴固定于测量管（100）的内部，所述第一束流板（110）和第二束流板（120）的布置方向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述第一束流板（110）和第二束流板（120）的一端均设有一字阶台，所述第一束流板（110）和第二束流板（120）的另一端分别设有梳齿板（111）和紊流翼板（121），所述梳齿板（111）与第二束流板（120）的端部位于同一竖直平面内。

4.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述电磁测量部（200）包括固定于测量管（100）表面的设备盒以及盒内的处理模块、电源模块，以及位于电极环（210）内部的励磁部，所述励磁部的输出端设有与处理模块电信连接的信号线。

5.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述束流阀管（300）的数量为10个并均分为两组，且两组束流阀管（300）呈水平对称布置于测量管（100）的上下两侧，每组所述束流阀管（300）的相邻间隔夹角为30°，所述束流阀管（300）和第一束流板（110）位于同一竖直平面内。

6.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述束流阀管（300）包括虹吸入管（310）和冲击束管（320），所述虹吸入管（310）和冲击束管（320）的端部圆滑接通，所述虹吸入管（310）和冲击束管（320）的另一端均与测量管（100）的内部相互倾斜连通，且虹吸入管（310）和冲击束管（320）与测量管（100）表面倾斜夹角分别为75°和15°。

7.根据权利要求6所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述冲击束管（320）与第二束流板（120）的布置方向相同，且第二束流板（120）端部一字阶台倾角与冲击束管（320）的倾角相同，且第二束流板（120）的一字阶台位于冲击束管（320）外壁延长线上。

8.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述翻转组件（450）包括轴杆（451）和联动夹板（452），所述联动弧条（460）的端部垂直固定有球头连杆（461），所述球头连杆（461）的另一端与联动夹板（452）的端部活动连接，所述联动夹板（452）固定套接于轴杆（451）的外侧，所述轴杆（451）转动套接于固定座（411）的内侧且一端贯穿至阻流阀套（410）的内侧与封堵板（430）的表面固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种大量程高精度电磁流量计，其特征在于，所述封堵板（430）呈扇形结构，所述封堵板（430）的数量为若干，且若干封堵板（430）相邻布置并组合呈圆盘形，所述封堵板（430）的外周边缘固定卡接有与阻流阀套（410）内壁滑动抵接密封条。

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