CN1405534A - 用磁性轴承的高精度涡流流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用磁性轴承的高精度涡流流量计。特别是，本发明的目的是提供一种通过磁性轴承的转子的无接触支撑改善轴承部件的引起的摩擦和磨损效果，改善流量表的精度和可靠性的方法。

Description

用磁性轴承的高精度涡流流量计

发明背景

本发明涉及一种用磁性轴承的高精度涡流流量计。特别地，本发明涉及一种方法，用于通过改进造成流量计测量差错的摩擦损失效果，加强传感器的精确度和可靠性。

图1所示为传统轴向流体型涡流流量计。如图1所示，传统轴向流体型涡流流量计包括：在圆柱形流体通道内一个具有旋转叶片3的涡流转子1，根据流体的速度测量涡流转子的旋转速度的磁性拾取器5，一个位于涡流转子前后的流体矫直器7。

典型的使用涡轮流量计测量旋转的数量的方法包括：通过作为在管道壁的一个电拾取线圈存在的磁性拾取器，计算由旋转叶片1端部引起的流通的数量，为了计算流量，将该计数转化为电子脉冲信号(或频率分量)。

另外其他方法包括，通过放置一个霍尔效应传感器观察永磁体造成的磁通密度变化，并根据旋转叶片的材料性能，测量旋转频率。

最后，通过一个考虑旋转频率和流量关系的修正装置计算流量。在本例中，旋转件的摩擦力和流体阻力被忽略。

这种涡流流量计的优点是，甚至在低速的流体时，具有高测量精度和高机械、电路方面的可靠性。另外，它还可以应用在很宽的温度范围以及大流量上。

但尽管如此，由滑动轴承和滚动轴承造成的不可避免的摩擦力，带来测量不准、流体污染和缩短寿命，和集中改进这些缺点的研究。

最近，有一种具有固定涡轮和旋转转子双重结构的流量计，它为了在流量快速变化时具有很高的稳定性和高精度的流体测量特性，但是结构复杂、造价很高。

发明内容

本发明是被设计用于克服现有技术的上述问题。本发明的目的是通过在磁性轴承的转子的非接触支撑，改善发生在轴承部件的摩擦和磨损效果，提供一种增强涡轮流量计精度和可靠性的方法。

根据本发明，用磁性轴承的高精度轴向流体型涡流流量计，其流体矫直器安装在有叶片的转子的进侧和出侧，包括在进侧与一个流体感应器有一个单接触点，和在出侧用永磁体的推斥力的与流体矫直器没有接触的被动磁性轴承结构。

另外，根据本发明的另一个用磁性轴承的高精度轴向流体型涡流流量计，包括为了抑制振动和偏斜，通过控制三个或四个电磁铁的电流，一个主动磁性轴承产生沿径向的推斥力，同时在轴向永磁体之间的推斥力使得在进侧与流体矫直器有一个单接触点。

附图说明

图1所示为传统轴向流体型涡轮流量计。

图2为安装被动型磁性轴承的涡流流量计的结构的截面图。

图3为图2中的永磁体的形状。

图4为安装主主动型磁性轴承的涡流流量计的结构的截面图。

图5是图4中主动型磁性轴承的的形状。

实施例的详细描述

下文中，本发明的最佳实施例参照附图详细描述。

轴承的类型可以分为被动类型和主动类型。被动轴承使用两块永磁体之间的推斥力，具有简单的结构和不同的样式。接触支撑或主动轴承至少在一个方向是必需的，出于简化结构和降低制造成本的原因，现在使用的是单点接触轴承。

当使用主动型磁性轴承时，不仅可以依照参考流体的流动类型和流速条件调整轴承的硬度/减震特性，还可以不使用任何额外的拾取线圈和流量计的监测故障操作基于间隙传感器和霍尔效应传感器的测量信号测量旋转频率。

但是，由于使用传感器和控制器所带来的复杂的结构和高昂的费用，最好在使用被动轴承的同时使用主动轴承。

图2为安装被动型磁性轴承的涡流流量计的结构的截面图。

图3为图2中的永磁体的形状。

如图2和图3所示，该轴承具有轴向流体型涡流结构，在具有转动叶片102的涡流转子100的进侧和出侧构建有流体矫直器104a，104b。

在这种情况下，侦测旋转数目的电子线圈，特别是，一磁性拾取器110安装在流量表的管壁，一流体矫直器104b位于转子100的后部，包括一对永磁体106a，106b，108a，108b，沿径向被磁化。永磁体106a，106b，108a，108b的磁化区域在相反方向。

流体矫直器104a，104b的主要任务是减少由于不均衡的流体造成的错误的幅度，但其仍作为支撑发挥作用。传统上，滑动轴承或滚动轴承是安装在流体矫直器和转子100的中间，本发明的关键在于将这些轴承换为磁性轴承。

图2显示的是一小型流量计，转子100的输出端由永磁体106a，106b，108a，108b的推斥力支撑，输入端由流体感应器104a通过中心的单点接触支撑。

本例中，永磁体在轴向的位置可以设计为倾斜的，以在轴向创造一个力。结果是，轴向压力和单点接触可以被保持。

如果要实现大刻度流体测量，需要在靠近流体矫直器输入端的永磁体106a，106b，108a，108b加入额外数目的永磁体。

确定被动型轴承特性的因素包括永磁体的类型，尺寸和宽度。本例中，为了保持充分的支撑硬度，使用和铁素体型相比具有出众的磁场的钕型。

这种系统可以预见的可能问题是，首先，在接触点发生磨损和摩擦，其次，被动型轴承的低的减震。然而，本系统与传统系统相比磨损和摩擦有实质性的进步，精确测量减震的左端震动的效果，以最小化错误的封闭分析是很必要的。最后，为了得到旋转速度，实现传统流量计的相同方法可以使用。

在使用一主动磁性轴承的情况下，有两种利用引力或洛伦茨力的方法。一适当的选择是考虑到结构的简化和总尺寸。洛伦茨型具有不受旋转水流和磁滞现象的影响的优势，但它具有相对复杂的结构和较弱的力。

图4为安装主主动型磁性轴承的涡流流量计的结构的截面图。图5是图4中主动型磁性轴承的的形状。

图4和图5显示了一和图2中相同的基本结构但被动磁性轴承被主动型轴承替换的涡流流量计。通过控制在4个电磁体212中的电流，转子200电磁飘浮，增加了另外一对永磁体206a，206b，208a，208b以便在轴向施加一个力推动转子200进入输入端。

在上述的介绍主动磁性轴承的情况中，从1980年的相关技术发展如自感应，自动平衡，自诊断和监控技术可以很容易的纳入，使得本技术得到额外的优点。

依照本发明使用磁性轴承的高精度涡流流量计具有以下优点。

首先，依照本发明，不仅可以精确测量流量，还可以完全根除润滑油的液体污染。

其次，依照本发明，由于没有摩擦造成的火花或者加热发生，测量易燃液体或者天然气时可以安全使用。

因此，它可以使用在存在的应用领域和高纯度液体，饮料。而且，它会由于节约资金的意义在长期中具有一很长的寿命。

Claims (4)

1.一种用磁性轴承的高精度轴向流体型涡轮流量计，其流体矫直器安装在有旋转叶片的涡流转子的进侧和出侧，一个电拾取线圈安装在管壁，包括一个被动磁性轴承结构，在进侧与液体感应器有一个单接触点，并在出侧用永磁体之间的推斥力与流体矫直器维持不接触。

2.根据权利要求1所述的用磁性轴承的高精度轴向流体型涡轮流量计，其中所述的被动磁性轴承是基本的一对沿径向方向磁化，其轴向为倾斜的永磁体。

3.一种用主动磁性轴承的高精度轴向流体型涡轮流量计，其中在进口侧与流体矫直器的一个单接触点，是通过控制少数的电磁铁的电流的径向磁性悬浮力和轴向永磁体的推斥力获得的。

4.根据权利要求3所述的高精度轴向流体型涡轮流量计，其中所述的涡流流量计能用自监控和自诊断功能自行估算流体测量的可靠性。

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