CN1719205A - 带光脉冲式传感器的容积式流量变送器 - Google Patents

Abstract

现有技术的容积式流量变送器的传感器多为电气脉冲式，缺点是在有易燃、易爆气氛的环境中工作时，则要求它具有防爆的特点，结构比较复杂。本发明是一种由带齿片19的圆盘20、发射光缆36、接收光缆37组成的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，圆盘转动时，接收光缆37接收到光脉冲并输出。另外，机械式计数器的各个字轮旁分别加上带一个齿片或带一个缺口的圆盘，与直/反射式光探测头组件构成用于定值控制的带非电量发讯器的机械式计数器。

Description

带光脉冲式传感器的容积式流量变送器

本发明所属技术领域为容积式流量变送器。

目前在各领域使用的椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式、螺旋转子式流量计及家庭用燃气表、旋叶式水表等都属于容积式流量计，用于各种气体、液体的就地累计计量显示。

当需要显示瞬时流量或需将流量的瞬时值和/或累计值显示于其他地点时，就需要在容积式流量计上加装传感器，测量出容积式流量计中的旋转的测量元件的轴的角位移量并转换成信号输出，将该输出信号输送到相应的配套仪表——在仪表专业中称之为二次仪表60，经其处理后，显示出瞬时和/或累积流量值。

现有技术的容积式流量变送器的传感器多为电气脉冲式，下面用椭圆齿轮流量计为例说明其结构原理(图1)：测量元件椭圆齿轮11的轴的端部有一个齿轮12与另一个齿轮13啮合组成一个减速齿轮组，它的输出轴14上部有一个永久磁钢15，防漏罩16是防止测量室中的介质外漏的元件，防漏罩16外有一个内嵌有环形永久磁钢17的罩杯18，永久磁钢15与环形永久磁钢17组成了一个磁性联轴器，在罩杯18的轴上部装有一个与之垂直的周边有若干个径向齿片19的用铁系材料制成的圆盘20(图2)，每二个齿片19之间有缺口21，在圆盘20上、下分别有一个永久磁钢22及一个霍尔元件23且正对安装，圆盘20与永久磁钢及霍尔元件组成了电气传感器10，圆盘20旋转到缺口21到达永久磁钢及霍尔元件之间时，磁力线作用于霍尔元件而使其导通，而当齿片19转到永久磁钢及霍尔元件之间时，磁力线被短路，霍尔元件呈截止状态，产生脉冲信号，每一个脉冲信号就表示一定的体积流量，脉冲信号经变送器24放大、整形后输出。罩杯17的轴的端部有蜗杆25，它带动蜗轮26并带动机械计数器27的各个字轮28动作。蜗轮26的轴可同时带动另一个带电接点发讯器29的机械计数器30，设定需控制的数字，当流量累计值达到设定值时，各个字轮均回零，电接点回路动作，输出接点信号。

圆盘20的另一种结构形式(图2)是：圆盘20上有若干个分布在一个同心圆弧上的孔31。

电气传感器的另一种结构形式(图3)是：圆盘20用金属材料制成，一个振荡电路32振荡线圈33装在圆盘的一侧，当缺口21转到振荡线圈33所在位置时，振荡电路32振荡，而当齿片19转到振荡线圈33位置时，振荡电路32仃止振荡，这样就有脉冲信号输出。

电气传感器的缺点是有电量带到了容积式流量变送器上，当安装现场的环境中有易燃、易爆介质时，则要求它具有防爆的特点，一般仪表设计成二种防爆结构形式，一种是防爆型，结构比非防爆的复杂，另一种是本安型，是在传感器与二次仪表之间加装安全栅，这也增加了成本和安装的费用。

本发明的目的是设计一种非电量的传感器用于流量的变送，同时也可与机械计数器30构成可用于定值控制的带非电量发讯器的机械式计数器。

本发明是一种带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征是它的传感器是光脉冲式传感器35(图4)，光脉冲式传感器35是由圆盘20、发射光缆36、接收光缆37组成，圆盘20由不透明材料制成，发射光缆32、接收光缆33的端部38、39分别位于圆盘20的两侧且正对，发射光缆36、接收光缆37的端部38、39附近的光缆段的中心线以对准为佳，这种发射光缆、接收光缆的端部附近的光缆段的组合结构称为直射式光探测头组件48。发射光缆36、接收光缆37的各自的另一端40、41作为传感器的输入、出端，使用时通过光缆或直接与配套的二次仪表60连接。二次仪表60中的光源42照射在发射光缆36的端部40而将光送到传感器内的一端38并射出，光源42以激光光源为佳。圆盘20转动使接收光缆37的端部39接收到脉冲形式的光信号并从另一端41输出到二次仪表60，经光-电转换电路43变换成电脉冲信号输出到信号处理电路。

本发明的光脉冲式传感器的另一种结构形式(图5)是发射光缆36、接收光缆37的端部38、39位于圆盘20的同一侧，发射光缆36、接收光缆37二者的轴线的夹角为α，0°＜α＞180°，圆盘20的制作材料不限，圆盘20的径向齿片19上受光照射的部分的表面44应为反光镜面。这种发射光缆、接收光缆的端部附近的光缆段的组合结构称为反射式光探测头组件49。

本发明的光脉冲式传感器的另一种结构形式(图6)是反射式光探测头组件49位于圆盘20的圆柱面的一侧，圆盘20的制作材料不限，它的径向齿片19的轴向垂直面受光照部分45应为反光镜面。

在机械计数器30的每个字轮28旁各加上一个圆盘，与直射式光探测头组件48或反射式光探测头组件49构成可用于定值控制的带非电量发讯器的机械式计数器(图7)、(图10)，有二种结构形式，一种(图8)是圆盘50上只有一个齿51，齿51的垂直侧面45应为反光镜面，图8中的A箭头指的是字盘显示为零时，齿51与反射式光探测头组件49相对。另一种是圆盘52(图9)只有一个缺口53，圆盘52用不透光材料制作，图9中的A箭头指的是字盘显示为零时，缺口53与直射式光探测头组件48相对。各个反射式光探测头组件49、直射式光探测头组件48可分别串联连接(图10)、(图11)，各字盘均回零时，输出光脉冲信号，这样就简化了结构，对外连接的发射光缆32、接收光缆33只用二根即可。

本发明的优点是它的传感器是非电量的工作型式，可以安装在易燃、易爆、有强电磁干扰、强辐射的工作环境中，而且流量计的结构可参照非防爆型的容积式流量计进行设计，降低了制造成本。

下面结合附图，进一步说明本发明的实施例。

在图12中示出了带光脉冲式传感器的容积式流量变送器中的发射光缆36、接收光缆37的端部38、39附近一段为直形，端部38、38附近各装有一个与光缆轴线成450的反射镜46，可以使其结构更小巧。

在图13中示出了带光脉冲式传感器的容积式流量变送器中，与光缆轴线成45°的反射镜46的一侧各装有一个凸透镜47，可使光的发射和接收效果更好。

Claims (9)

1.现有技术的容积式流量变送器的传感器多为电气脉冲式，有电量带到了容积式流量变送器上，当安装现场的环境中有易燃、易爆介质时，则要求它具有防爆的特点，增加了成本和安装的费用。本发明是一种带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征在于它的传感器是光脉冲式传感器35光脉冲式传感器35是由带径向齿片的圆盘20、发射光缆36、接收光缆37组成，圆盘20由不透明材料制成，发射光缆32、接收光缆33的端部38、39分别位于圆盘20的两侧且正对，这种发射光缆、接收光缆的端部附近的光缆段的组合结构称为直射式光探测头组件48。

2.根据权利要求1所述的本发明的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于光脉冲式传感器的另一种结构形式是发射光缆36、接收光缆37的端部38、39位于圆盘20的同一侧，发射光缆36、接收光缆37二者的轴线的夹角为α，0°＜α＞180°，圆盘20的径向齿片上受光照射的部分的表面44应为反光镜面。这种发射光缆、接收光缆的端部附近的光缆段的组合结构称为反射式光探测头组件49。

3.根据权利要求1所述的本发明的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于脉冲式传感器的另一种结构形式是反射式光探测头组件49位于圆盘20的圆柱面的一侧，圆盘20的径向齿片的轴向垂直面受光照部分45应为反光镜面。

4.根据权利要求1所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于在机械计数器30的每个字轮28旁各加上一个只有一个齿51的圆盘50，与反射式光探测头组件49构成可用于定值控制的带非电量发讯器的机械式计数器，齿51的垂直侧面45应为反光镜面。字盘显示为零时齿51与反射式光探测头组件49的相对。

5.根据权利要求1所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于在机械计数器30的每个字轮28旁各加上一个只有一个缺口53的圆盘52，与直射式光探测头组件48构成可用于定值控制的带非电量发讯器的机械式计数器，圆盘52用不透光材料制作，字盘显示为零时缺口53与直射式光探测头组件49的相对。

6.根据权利要求1所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于在机械计数器30上各个反射式光探测头组件49的光缆可串联连接。

7.根据权利要求1所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于在机械计数器30上各个直射式光探测头组件48的光缆可串联连接。

8.根据权利要求1所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于直射式光探测头组件48中，发射光缆36、接收光缆37的端部38、39附近一段为直形，端部38、38附近各装有一个与光缆轴线成45°的反射镜46。

9.根据权利要求1、8所述的带光脉冲式传感器的容积式流量变送器，它的技术特征还在于在直射式光探测头组件48中，光缆轴线成45°的反射镜46的一侧各装有一个凸透镜47。

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