CN116380185A - 一种水泵可调流量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种水泵可调流量传感器，包括管体、转动机构、弹性机构、检测机构和控制机构；所述管体内部转动安装有转动机构；所述管体内部固定安装有弹性机构，且所述弹性机构位于转动机构一侧；所述管体外表面上固定安装有检测机构；所述检测机构与控制机构电连接，本发明解决了现有的水泵可调流量传感器，在长期使用的过程中，水流中的杂质或者水垢会堆积在管道内壁，导致管道内部叶轮卡死和堵塞的问题，实现了管道内部叶轮不会被杂物或者水垢卡死与堵塞，提高了检测的精度和使用寿命，保证了检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种水泵可调流量传感器。
背景技术
水泵可调流量传感器是一种用于测量水泵流量的设备。它可以安装在水泵的进口或出口处，并通过测量流体通过的速度或体积来计算流量。水泵可调流量传感器可以用于各种类型的水泵，包括离心泵、轴流泵和旋涡泵等。
水泵可调流量传感器可应用在各个领域中，例如在居民用水时，需要将水从地面通过水泵抽到较高的楼层，而在水泵抽取的过程中，需要通过水泵可调流量传感器实时检测管子内部的水流量大小，从而调节水泵抽水的功率，使得水流能够流向更高层楼。
现有的水泵可调流量传感器中，在使用的时候，由于自来水中的含有一定的杂质，虽然在自来水进入水泵时会经过初次的过滤，但是水泵无法完全将杂物过滤去除，使得流入管道内部的水中还含有较小的杂质，当自来水从流量传感器内部流过时，驱动传感器内部的叶轮转动，从而检测出水的流量大小，但是长期使用的过程中，水中较为细小的杂物以及水垢会堆积在流量传感器内部，使得传感器内部的叶轮无法转动，从而造成叶轮卡死或者堵塞，导致流量传感器无法继续正常工作，并发生损坏，使得流量传感器检测结果不准确，并且水流中的铁沙会在磁环的磁力作用下，慢慢堆积在止回阀的外壁上，造成卡死和堵塞，在强磁场的环境中使用时，外界磁场会影响传感器内部的磁环，导致流量传感器内部的磁场紊乱，造成流量传感器检测精度降低，严重会导致流量传感器失效，降低了流量传感器的使用寿命。
为此，现有技术给出了一些解决方案，如中国发明专利：(CN201520457120.4公开日：2015—10—28)公开了一种流量传感器，包括传感器座和止回阀，传感器座的下侧具有向下延伸的导向部，止回阀套设于导向部上并能沿导向部上下运动，导向部内设有干簧管和线路板，止回阀上设有磁环，传感器座与止回阀之间设有当止回阀上升到一定位置后用于使止回阀复位的弹簧，止回阀上设有用于切断磁环外圈产生的磁力线的高导磁铁环，止回阀上还设有用于防止磁环与高导磁铁环脱落的防脱结构，该发明通过高导磁铁环切断磁环外圈产生的磁力线防止了水流中的铁沙被磁环磁力的作用下吸附，导致卡死和堵塞，但是该发明还是没有合理解决水流中的杂质或者水垢堵塞管道的问题。
鉴于此，针对上述存在的不足，本发明设计了一种水泵可调流量传感器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：现有的水泵可调流量传感器，在长期使用的过程中，水流中的杂质或者水垢会堆积在管道内壁，导致管道内部叶轮卡死和堵塞。
本发明提供以下技术方案：一种水泵可调流量传感器，包括管体、转动机构、弹性机构、检测机构和控制机构；所述管体内部转动安装有转动机构，所述转动机构用于将水流的动能转换为转动机构的动能，使得转动机构在转动的同时并做直线运动；所述管体内部固定安装有弹性机构，且所述弹性机构位于转动机构一侧，所述弹性机构用于将移动的转动机构通过弹性机构复位，具体安装方式采用螺栓连接。
所述管体外表面上固定安装有检测机构，所述检测机构用于检测转动机构的转动速度，并将转动机构的速度变化转换为波形的变化，从而判断出水的流量大小，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述检测机构与控制机构电连接；所述控制机构控制检测机构的启动和运行；所述管体的直径在20—60mm之间，所述管体的长度在80—130mm之间，所述管体可采用不锈钢或者碳钢材质制造而成，碳钢材质具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，价格相对较低，抗拉强度：400MPa—1000MPa之间；屈服强度：200MPa—800MPa之间；延伸率：15％—25％之间；冲击韧性：能吸收20J/cm2—60J/cm2之间的能量；硬度：150HB—300HB之间。
所述转动机构包括螺旋元件和转环组件；所述螺旋元件一端固定安装有转环组件，所述螺旋元件另一端固定安装有转环组件，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述螺旋元件采用工程塑料，例如：聚氨酯、聚酰胺和聚丙烯等，这些材料具有优异的耐腐蚀性能和较高的强度，同时还具有较好的加工性能和轻质化特点，优选聚丙烯，密度：0.90g/cm3—0.92g/cm3之间；熔点：130℃—171℃之间；抗张强度：20MPa—40MPa之间；伸长率：300％—700％之间；水分吸收率：小于0.01％；所述螺旋元件的直径为0.5—10mm之间。
所述弹性机构包括弹性元件和圆环；所述弹性元件固定安装在圆环上，且所述圆环位于转动机构一侧，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述圆环一侧开设有弧形凹槽；所述弹性元件可采用弹簧或者气囊；所述圆环采用不锈钢材料制造而成，其抗拉强度：500MPa—2000MPa之间；屈服强度：200MPa—1500MPa之间；延伸率：10％—50％之间；硬度：70—200之间。
所述检测机构包括霍尔元件、电路元件和隔磁元件；所述霍尔元件固定安装在电路元件上，所述隔磁元件固定安装在电路元件上，且所述霍尔元件和电路元件均位于隔磁元件内部，具体安装方式采用焊接的方式进行连接；所述霍尔元件的工作温度范围：-40—+150℃之间，所述霍尔元件防止在管体中部，且所述霍尔元件到管体两端的距离为20—35mm之间；所述隔磁元件可采用铅镁钛酸钠(PLT)材料制造而成，PLT的压电系数随温度和钛的摩尔分数的变化而变化，一般在室温下压电系数为50—200之间，其中，压电系数的最大值出现在钛的摩尔分数为0.18左右的时候；PLT的矫顽力在室温下一般为0.2—1.0kV/cm之间；PLT的硬度为5.5—6.5Mohs之间，比强度为200—300MPa之间；抗弯强度为150—200MPa之间。
所述螺旋元件的攻角设置在10—20°之间，所述螺旋元件的螺距设置在1—3个螺旋直径之间；所述螺旋元件的螺距在1.5—30mm之间；所述螺旋元件攻角在10—20°之间可获得水流最大的反作用力，所述螺旋元件的长度在40—65mm之间。
所述转环组件包括环圈元件和叶片元件；所述环圈元件内部固定安装有叶片元件，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述叶片元件采用工程塑料，例如：聚氨酯、聚酰胺和聚丙烯等，这些材料具有优异的耐腐蚀性能和较高的强度，同时还具有较好的加工性能和轻质化特点，优选聚氨酯，密度：1.1—1.3g/cm3之间；熔点：170—220℃之间；抗张强度：10—60MPa之间；硬度：40A—85D之间。
所述叶片元件的偏角为18—25°之间，可将叶片元件的转动效率达到最佳状态，且所述叶片元件与螺旋元件的偏角方向一致；所述叶片元件的数目在2—4片之间；所述叶片元件的长度在9—20mm之间。
所述环圈元件上活动安装有滚动珠；所述滚动珠采用碳钢材料制造而成，所述滚动珠在水中的动摩擦系数为0.0015—0.0023之间；所述碳钢材质具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，价格相对较低，抗拉强度：400MPa—1000MPa之间；屈服强度：200MPa—800MPa之间；延伸率：15％—25％之间；冲击韧性：能吸收20J/cm2—60J/cm2之间的能量；硬度：150HB—300HB之间；所述滚动珠的直径在0.2—0.4mm之间，两个相邻的滚动珠之间的距离在0.2—0.3mm之间。
所述管体内壁上左右两端固定安装有限位圈，所述限位圈之间的距离为螺旋元件长度的1.5—2倍之间，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述限位圈可采用不锈钢材质或者碳钢材质；优选不锈钢材质，其抗拉强度：500MPa—2000MPa之间；屈服强度：200MPa—1500MPa之间；延伸率：10％—50％之间；硬度：70—200之间。
所述环圈元件上固定安装有多个磁块，多个相邻所述磁块之间的磁性不同，具体安装方式采用螺栓连接，所述磁块可采用钕铁硼或钴硬磁材料作为磁块，且所述磁块为永磁铁，优选钕铁硼，其矫顽力：1000—1500kA/m之间；磁导率：1.1—1.2之间；温度系数：在-0.1—-0.05％/℃之间。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置有转动机构，通过水流在管体内部的压力差以及水流的冲击力，使得转动机构在转动的过程中，同时也做直线运动，防止了管体内部被杂物或者水垢卡死，避免了管体的堵塞，保证了检测结果的准确性；通过设置有弹性机构，使得转动机构能够根据水流的流动速度以及水流的压力差，可回到原位置，防止杂物卡死和堵塞管体内部，同时也可辅助管体内部杂物的清理，通过转动形成的涡流将杂物带走；通过在检测机构上设置有隔磁元件，可将管体外界的强磁场隔绝在外，防止外界磁场的干扰，导致管体内部磁场的紊乱，提高了检测精确以及使用寿命。
2.本发明通过在管体内安装有转动机构，通过水流在管体内部的压力差以及水流的冲击力，使得转动机构可在柜体内部在水流的作用下绕自身轴线转动的同时也沿水流相反的方向移动，防止了管体内部被杂物或者水垢卡死，避免了管体的堵塞，保证了检测结果的准确性。
3.本发明通过设置有弹性机构，通过弹性机构的移动，使得转动机构能够根据水流的流动速度以及水流的压力差，使得转动机构可在管体内部根据水流情况做来回往复直线运动，防止杂物卡死和堵塞管体内部，同时也可辅助管体内部杂物和水垢的清理，通过转动形成的涡流将杂物和水垢带走。
4.本发明通过在通过检测机构上的隔磁元件，可将管体外界的强磁场隔绝在外，防止外界磁场的干扰内部霍尔元件的检测，避免了管体内部磁场不发生紊乱，提高了流量传感器的检测精确以及使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的管体的立体结构示意图；
图5为本发明的隔磁元件的立体结构示意图；
图6为本发明的管体内部结构的立体结构示意图；
图7为本发明的转动机构的立体结构示意图；
图8为本发明的转环组件的立体结构示意图；
图9为本发明的弹性机构的立体结构示意图；
图10为本发明的剖面图。
图中：1、管体；11、限位圈；2、转动机构；21、螺旋元件；22、转环组件；221、环圈元件；222、叶片元件；223、滚动珠；224、磁块；3、弹性机构；31、弹性元件；32、圆环；33、弧形凹槽；4、检测机构；41、霍尔元件；42、电路元件；43、隔磁元件。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：水流速度在5m/s—10m/s之间时，水流会在管体1内部形成一个压力差，管体1进水口的压力大于出水口的压力，形成一个压力差，并且该压力差大于弹性机构3的弹性势能时，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要大于弹性机构3的弹性势能，在水流的流动下，转动机构2上的转环组件22和螺旋元件21将会被水流冲击，随着水流的冲击，转动元件在旋转的过程中，并沿水流反方向移动，在转动元件旋转移动的过程中，弹性机构3上的弹性元件31将会被压缩，同时检测机构4上的霍尔元件41实时检测转动机构2的转动速度，通过转环组件22上的磁块224所产生的磁场的变化频率，获得波形图，最后输出水的流量大小。
如图1、图2、图3、图4和图6所示，一种水泵可调流量传感器，包括管体1、转动机构2、弹性机构3、检测机构4和控制机构；所述管体1内部转动安装有转动机构2，所述转动机构2用于将水流的动能转换为转动机构2的动能，使得转动机构2在转动的同时并做直线运动；所述管体1内部固定安装有弹性机构3，且所述弹性机构3位于转动机构2一侧，所述弹性机构3用于将移动的转动机构2通过弹性机构3复位，具体安装方式采用螺栓连接。
所述管体1外表面上固定安装有检测机构4，所述检测机构4用于检测转动机构2的转动速度，并将转动机构2的速度变化转换为波形的变化，从而判断出水的流量大小，具体安装方式采用螺栓连接；所述检测机构4与控制机构电连接；所述控制机构控制检测机构4的启动和运行；所述管体1具体采用碳钢材质制造而成，碳钢材质具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，价格相对较低，抗拉强度：400MPa—1000MPa之间；屈服强度：200MPa—800MPa之间；延伸率：15％—25％之间；冲击韧性：能吸收20J/cm2—60J/cm2之间的能量；硬度：150HB—300HB之间。
当水流通过管体1流过时，水流会在管体1内部形成一个压力差，管体1进水口的压力大于出水口的压力，形成一个压力差，并且该压力差大于弹性机构3的弹性势能，在水流的流动下，转动机构2会被水流冲击，使得转动机构2转动，并将沿着水流的方向移动，从低压区移动到高压区，同时弹性机构3会因转动机构2的转动而被压缩，在转动机构2旋转并移动的过程中，检测机构4实时检测转动机构2的转动速度，并通过控制机构将转动机构2的转动速度转换成波形图，最后输出管体1内部的流量大小。
当管体1进水口与出水口的压力差值小于弹性机构3的弹性势能时，转动机构2在水流的冲击下，只能做旋转运动，将不会发生移动。
如图6、图7、图8和图10所示，所述转动机构2包括螺旋元件21和转环组件22；所述螺旋元件21一端固定安装有转环组件22，所述螺旋元件21另一端固定安装有转环组件22，具体安装方式采用焊接的方式进行连接；所述螺旋元件21用于在水流的冲击下旋转移动，防止水中的杂质或者水垢将卡死堵塞；所述转换组件用于支撑螺旋元件21，并将螺旋元件21固定在管体1的轴心位置，使得螺旋线可沿管体1轴线移动；所述螺旋元件21采用聚丙烯材料制造而成，密度：0.90g/cm3—0.92g/cm3之间；熔点：130℃—171℃之间；抗张强度：20MPa—40MPa之间；伸长率：300％—700％之间；水分吸收率：小于0.01％；所述螺旋元件21的直径为0.5—10mm之间。
当水流首先冲击转环组件22时，转环组件22会在管体1内部有个旋转的趋势，随着水流的冲击，水流冲击到螺旋元件21时，螺旋元件21与转环组件22发生转动，使得整个转动机构2转动，并且螺旋元件21在转动的过程中，螺旋元件21会有轴线上的力，使得螺旋元件21向管体1的出水口一端移动，防止了转动机构2被卡死，从而造成检测机构4检测不出管体1内部的流量。
如图6、图9和图10所示，所述弹性机构3包括弹性元件31和圆环32；所述弹性元件31固定安装在圆环32上，且所述圆环32位于转动机构2一侧，具体安装方式采用焊接的方式进行连接；所述圆环32一侧开设有弧形凹槽33；所述弹性元件31用于驱动转动机构2的复位，所述圆环32用于支撑弹性元件31，防止转动机构2在转动的过程中，使得弹性元件31发生转动变形。
所述弹性元件31采用弹簧，所述弹簧采用钛合金制造而成：钛合金具有低密度、高强度、优良的耐腐蚀性和热稳定性等特点，轻质弹簧钛合金的密度较低，一般在4.4—4.5g/cm3之间，相比传统的弹簧钢(7.8g/cm3)和不锈钢(7.9g/cm3)等材料更轻；轻质弹簧钛合金的强度较高，一般在900—1300MPa之间，与高强度钢相当或更高，但是比钢的密度低约40％；轻质弹簧钛合金的弹性模量一般在90—110GPa之间；轻质弹簧钛合金具有优良的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、海水等介质的腐蚀，适用于在恶劣环境下工作的场合。
当管体1进水口与出水口的压力差值小于弹性机构3上的弹性元件31的弹性势能时，弹性元件31将通过弹性势能使得转动机构2复位，通过弹性元件31推动圆环32移动，而圆环32则推动转动机构2移动，并且在复位的过程中，转动机构2始终在水流的冲击下转动。
如图5和图10所示，所述检测机构4包括霍尔元件41、电路元件42和隔磁元件43；所述霍尔元件41固定安装在电路元件42上，所述隔磁元件43固定安装在电路元件42上，且所述霍尔元件41和电路元件42均位于隔磁元件43内部，具体安装方式采用焊接的方式进行连接；所述霍尔元件41用于检测转动机构2的转动速度；所述电路元件42用于电连接霍尔元件41；所述隔磁元件43用于将外界磁场隔绝在外，防止外界磁场干扰管体1内部，导致检测结果不准确。
当水流流过管体1内部时，管体1内部的转动机构2在水流的冲击下转动，并沿轴线移动，根据水流的水压的大小，转动机构2的转动速度不同，通过检测机构4上的霍尔元件41将检测出转动机构2的旋转速度，并通过电路元件42将信号传输到控制机构，然后通过控制机构分析处理，最后得出管体1内部的水流流量。
所述螺旋元件21的攻角设置在10—20°之间，所述螺旋元件21的螺距设置在1—3个螺旋直径之间，所述螺旋元件21的攻角设置在10—20°之间是为了使得螺旋元件21能够受到最小阻力时，旋转速度与移动速度能够达到最佳状态；所述螺旋元件21的螺距设置在1—3个螺旋直径之间也是为了使得螺旋元件21能够受到最小阻力时，旋转速度与移动速度能够达到最佳状态，通过将螺旋元件21的攻角以及螺距设定在最佳范围值，保证螺旋元件21能够在水流的冲击下运动，从而防止水中的杂物或者水垢堵塞或者卡死转动机构2，导致检测机构4检测出的流量不准确。
如图6、图7、图8和图10所示，所述转环组件22包括环圈元件221和叶片元件222；所述环圈元件221内部固定安装有叶片元件222，具体安装方式采用焊接的方式进行连接，所述环圆元件用于支撑螺旋元件21的同时，也能在管体1内壁转动以及移动，所述叶片元件222用于将水流的冲击力转换为转环组件22的转动动力，同时也提高了螺旋转动的效率；所述叶片元件222采用聚氨酯材质制造而成，其密度：1.1—1.3g/cm3之间；熔点：170—220℃之间；抗张强度：10—60MPa之间；硬度：40A—85D之间。
当管体1进水口与出水口的压力差值小于弹性机构3的弹性势能时，转动机构2上转环组件22在水流的冲击下，只能做旋转运动，而螺旋元件21的转动的力小于弹性机构3上弹性元件31的弹性势能的力，将不会发生移动，保证了在水压较小的时候，转动机构2依然能够转动，并且准确的通过检测机构4检测出管体1内部的流量。
所述叶片元件222的偏角为18—25°之间，可将叶片元件222的转动效率达到最佳状态，且所述叶片元件222与螺旋元件21的偏角方向一致，所述叶片元件222的偏角为18—25°之间是为了使得转环组件22能够受到最小阻力时，旋转速度能够达到最佳状态，并且通过所述叶片元件222与螺旋元件21的偏角方向一致使得转环组件22与螺旋元件21能够相互配合，相互辅助旋转。
如图7和图10所示，所述环圈元件221上活动安装有滚动珠223；所述滚动珠223采用碳钢材料制造而成，所述滚动珠223在水中的动摩擦系数为0.0015—0.0023之间；所述滚动珠223是为了保证转环组件22在转动的过程中，所受的摩擦力最小，减小转动机构2在转动过程中的阻力，提高转动机构2的转动效率，同时也减小了转动机构2的磨损率，提高了转动机构2的使用寿命，所述滚动珠223采用碳钢材料制造而成是为了防止在长期使用的过程中，滚动珠223被水腐蚀损坏，同时碳钢制成的滚动珠223的动摩擦系数小，能够减少转动机构2在转动时，所受到的大部分阻力。
如图10所示，所述管体1内壁上左右两端固定安装有限位圈11，所述限位圈11之间的距离为螺旋元件21长度的1.5—2倍之间，具体安装方式采用螺栓连接，所述限位圈11用于限制转动机构2沿轴线移动的距离，所述限位圈11之间的距离为螺旋元件21长度的1.5—2倍之间是为了保证转动机构2在旋转移动的过程中，检测机构4上的霍尔元件41能够实时检测到转动机构2的旋转，并判断出管体1内部的流量。
当转动机构2在转的过程中，随着转动机构2的移动，检测机构4实时检测转动机构2的转动，而检测机构4上的霍尔元件41将无需移动，并且转动机构2上的螺旋元件21的长度与弹性机构3上的弹性元件31的长度之和等于限位圈11之间的距离；所述限位圈11采用不锈钢材质制造而成，其抗拉强度：500MPa—2000MPa之间；屈服强度：200MPa—1500MPa之间；延伸率：10％—50％之间；硬度：70—200之间。
如图10所示，所述环圈元件221上固定安装有多个磁块224，多个相邻所述磁块224之间的磁性不同，具体安装方式采用螺栓连接，所述环圈元件221上固定安装有多个磁块224是为了通过管体1外表面上的霍尔元件41检测出转动机构2的转动速度，当水流冲击转机构时，转动机构2旋转的过程中并沿轴线移动，同时，环圈元件221上的多个磁块224随着环圈元件221的转动而转动，通过霍尔元件41检测出转动机构2在转动时，磁场的变化频率，并通过霍尔元件41将磁场的变化通过电路元件42传输到控制机构上，然后分成处理成波形图，最后计算出管体1内部流量的大小。
工作时，当水流通过管体1流过时，水流速度在5m/s—10m/s之间时，水流会在管体1内部形成一个压力差，管体1进水口的压力大于出水口的压力，形成一个压力差，并且该压力差大于弹性机构3的弹性势能时，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要大于弹性机构3的弹性势能，在水流的流动下，转动机构2上的转环组件22会被水流冲击，转环组件22上的叶片元件222随着水流的冲击而带动环圈元件221转动，同时螺旋元件21也会随着水流的冲击而做旋转运动，并且，在转动机构2转动的同时也沿着水流的反方向移动，并将弹性机构3上的弹性元件31压缩。
在转动机构2转动的同时，环圈元件221上的滚动珠223将在弹性机构3上的圆环32上滚动，随着转动机构2的旋转以及移动的过程中，环圈元件221上的多个磁块224随着环圈元件221的转动而转动，当转动机构2移动到限位圈11时，将停止移动，转动依旧继续，通过检测机构4上的霍尔元件41检测出转动机构2在转动时，磁场的变化频率，并通过霍尔元件41将磁场的变化通过电路元件42传输到控制机构上，然后分成处理成波形图，最后计算出管体1内部流量的大小。
当管体1进水口与出水口的压力差值小于弹性机构3上的弹性元件31的弹性势能时，弹性元件31将通过弹性势能使得转动机构2复位，通过弹性元件31推动圆环32移动，而圆环32则推动转动机构2移动，并且在复位的过程中，转动机构2始终在水流的冲击下转动，在此过程中，霍尔元件41实时检测转动机构2上的磁块224磁场的变化，并将磁场的变化通过电路元件42传输到控制机构上。
当管体1水流的进水口与出水口的压力差值始终小于弹性机构3上的弹性元件31的弹性势能时，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要小于弹性机构3的弹性势能，转动机构2上的叶片元件222随着水流的冲击而带动环圈元件221转动，从而带动转动机构2转动，同时螺旋元件21也会随着水流的冲击而做旋转运动，而螺旋元件21沿水流反方向的力要小于弹性机构3上弹性元件31的弹性势能的力，将不会发生移动，通过检测机构4上的霍尔元件41检测出转动机构2在转动时，磁场的变化频率，并通过霍尔元件41将磁场的变化通过电路元件42传输到控制机构上，然后分成处理成波形图，最后计算出管体1内部流量的大小。
当管体1水流的进水口与出水口的压力差值大于弹性机构3上的弹性元件31的弹性势能时，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要大于弹性机构3的弹性势能，转动机构2上的叶片元件222随着水流的冲击而带动环圈元件221转动，从而带动转动机构2转动，同时螺旋元件21也会随着水流的冲击而做旋转运动，但是水流的冲击力远大于螺旋元件21沿水流反方向的力，并克服抵消了螺旋元件21沿水流反方向的力，所以转动机构2将不会发生移动，通过检测机构4上的霍尔元件41检测出转动机构2在转动时，磁场的变化频率，并通过霍尔元件41将磁场的变化通过电路元件42传输到控制机构上，然后分成处理成波形图，最后计算出管体1内部流量的大小。
实施例二：水流速度在5m/s以下时，水流在管体1内部形成的压力差小于弹性机构3的弹性势能，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要小于弹性机构3的弹性势能，在水流的流动下，转动机构2上的转环组件22和螺旋元件21将会被水流冲击，随着水流的冲击，转动元件在旋转的过程中，并不能沿水流的反方向移动，转动机构2只能在原地转动，同时检测机构4上的霍尔元件41实时检测转动机构2的转动速度，通过转环组件22上的磁块224所产生的磁场的变化频率，获得波形图，最后输出水的流量大小。
实施例三：水流速度在10m/s以上时，水流在管体1内部形成的压力差大于弹性机构3的弹性势能，使得螺旋元件21在水的冲击下，沿水流反方向的力要大于弹性机构3的弹性势能，但是水流的冲击力远大于螺旋元件21沿水流反方向的力，并克服抵消了螺旋元件21沿水流反方向的力，所以在水流的流动下，转动机构2上的转环组件22和螺旋元件21将会被水流冲击，随着水流的冲击，转动元件在旋转的过程中，并不能沿水流的反方向移动，转动机构2只能在原地转动，同时检测机构4上的霍尔元件41实时检测转动机构2的转动速度，通过转环组件22上的磁块224所产生的磁场的变化频率，获得波形图，最后输出水的流量大小。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种水泵可调流量传感器，包括管体(1)、转动机构(2)、弹性机构(3)、检测机构(4)和控制机构；其特征在于：所述管体(1)内部转动安装有转动机构(2)，所述转动机构(2)用于将水流的动能转换为转动机构(2)的动能，使得转动机构(2)在转动的过程中并做直线运动；所述管体(1)内部固定安装有弹性机构(3)，且所述弹性机构(3)位于转动机构(2)一侧，所述弹性机构(3)用于将移动的转动机构(2)通过弹性机构(3)复位；所述管体(1)外表面上固定安装有检测机构(4)，所述检测机构(4)用于检测转动机构(2)的转动速度，并将转动机构(2)的速度变化转换为波形的变化，从而判断出水的流量大小；所述检测机构(4)与控制机构电连接。
2.根据权利要求1所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述转动机构(2)包括螺旋元件(21)和转环组件(22)；所述螺旋元件(21)一端固定安装有转环组件(22)，所述螺旋元件(21)另一端固定安装有转环组件(22)。
3.根据权利要求1所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述弹性机构(3)包括弹性元件(31)和圆环(32)；所述弹性元件(31)固定安装在圆环(32)上，且所述圆环(32)位于转动机构(2)一侧；所述圆环(32)一侧开设有弧形凹槽(33)。
4.根据权利要求1所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述检测机构(4)包括霍尔元件(41)、电路元件(42)和隔磁元件(43)；所述霍尔元件(41)固定安装在电路元件(42)上，所述隔磁元件(43)固定安装在电路元件(42)上，且所述霍尔元件(41)和电路元件(42)均位于隔磁元件(43)内部。
5.根据权利要求2所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述螺旋元件(21)的攻角设置在10—20°之间，所述螺旋元件(21)的螺距设置在1—3个螺旋直径之间。
6.根据权利要求2所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述转环组件(22)包括环圈元件(221)和叶片元件(222)；所述环圈元件(221)内部固定安装有叶片元件(222)。
7.根据权利要求6所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述叶片元件(222)的偏角为18—25°之间，可将叶片元件(222)的转动效率达到最佳状态，且所述叶片元件(222)与螺旋元件(21)的偏角方向一致。
8.根据权利要求6所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述环圈元件(221)上活动安装有滚动珠(223)；所述滚动珠(223)采用碳钢材料制造而成，所述滚动珠(223)在水中的动摩擦系数为0.0015—0.0023之间。
9.根据权利要求1所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述管体(1)内壁上左右两端固定安装有限位圈(11)，所述限位圈(11)之间的距离为螺旋元件(21)长度的1.5—2倍之间。
10.根据权利要求6所述的一种水泵可调流量传感器，其特征在于：所述环圈元件(221)上固定安装有多个磁块(224)，多个相邻所述磁块(224)之间的磁性不同。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310359137.5A CN116380185A (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种水泵可调流量传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310359137.5A CN116380185A (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种水泵可调流量传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN116380185A true CN116380185A (zh) | 2023-07-04 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116892983A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-17 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | 一种水流流向流速测量装置和测量方法 |
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2023
- 2023-04-06 CN CN202310359137.5A patent/CN116380185A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN116892983B (zh) * | 2023-09-11 | 2023-11-14 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | 一种水流流向流速测量装置和测量方法 |
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